{"id":36033,"date":"2023-02-16T07:43:40","date_gmt":"2023-02-16T07:43:40","guid":{"rendered":"https:\/\/mineralmilling.com\/benetzung-was-ist-das-und-warum-ist-es-so-ein-problem\/"},"modified":"2024-09-18T14:04:03","modified_gmt":"2024-09-18T12:04:03","slug":"benetzung-was-ist-das-und-warum-ist-es-so-ein-problem","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/benetzung-was-ist-das-und-warum-ist-es-so-ein-problem\/","title":{"rendered":"Benetzung: Was ist das und warum ist es so ein Problem?"},"content":{"rendered":"\n<h2>\n\t\tBenetzung: Was ist das und warum ist es so ein Problem?\n\t<\/h2>\n\t<p><em>Der moderne Gie\u00dfereihersteller ist an der Herstellung des besten Qualit\u00e4tsprodukts ohne Kompromisse interessiert &#8211; die Benetzung kann eine Ursache f\u00fcr einige Probleme im Metallgussprozess sein.<\/em><\/p>\n<h2>\n\t\tEinleitung\n\t<\/h2>\n\t<p>Benetzung ist das Ph\u00e4nomen, bei dem eine Fl\u00fcssigkeit in der Lage ist, Kontakt mit einer festen Oberfl\u00e4che aufrechtzuerhalten, was durch intermolekulare Wechselwirkungen hervorgerufen wird. In der modernen Gie\u00dferei besteht das Hauptproblem durch die Benetzung in den Auswirkungen auf die Oberfl\u00e4chenbeschaffenheit eines gegossenen Materials. Das Ergebnis ist selten sch\u00e4dlich f\u00fcr das gegossene Material, aber es bedeutet fast immer, dass zus\u00e4tzliche Arbeit (und damit Zeit und Geld) erforderlich ist, um die Oberfl\u00e4chenfehler zu entfernen, in der Regel durch manuelle Bearbeitung. Nat\u00fcrlich sind Gie\u00dfereibesitzer und -betreiber bestrebt, die Wahrscheinlichkeit von Benetzungen zu verringern und so die Wahrscheinlichkeit einer Nachgussverarbeitung zu minimieren. Oberfl\u00e4chendefekte treten typischerweise in Form von &#8222;Graten&#8220; auf, d. h. wenn etwas geschmolzenes Metall mit dem Sand in Ber\u00fchrung gekommen ist und unregelm\u00e4\u00dfig abgek\u00fchlt ist. Sand kann auch das Metall durchdringen. (1,2,3)<\/p>\n<p>Wenn eine Fl\u00fcssigkeit vorhanden ist, siedet sie bei Gie\u00dfereitemperaturen und entwickelt Gas. Dies schafft Raum f\u00fcr die Interaktion von geschmolzenem Metall und Sand, im Falle von sandbasierten Metallgussteilen. Eine Oberfl\u00e4chenwechselwirkung kann als &#8222;stark benetzend&#8220; beschrieben werden, wenn eine gute Fest-Fl\u00fcssig-Wechselwirkung vorliegt. &#8222;Schlechte Benetzung&#8220; bezieht sich auf eine schwache Fest-Fl\u00fcssig-Wechselwirkung.<\/p>\n<p>Zusatzstoffe k\u00f6nnen hinzugef\u00fcgt werden, um die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Benetzung zu verringern und eine angemessene und angemessene Feuchtigkeitskontrolle zu gew\u00e4hrleisten. Oberfl\u00e4chendefekte treten viel h\u00e4ufiger auf, wenn es starke Benetzungswechselwirkungen gibt (eine detaillierte Diskussion der Oberfl\u00e4chenchemie w\u00fcrde den Rahmen dieses Artikels sprengen), die haupts\u00e4chlich aus Van der Waals intermolekularen Kr\u00e4ften und Wasserstoffbr\u00fcckenbindungen entstehen.<\/p>\n\t\t\t\t<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/mineralmilling.com\/wp-content\/uploads\/2020\/01\/AdobeStock_254032125-smaller.jpg\" alt=\"geschmolzenes Metall wird mit F\u00fcllsand in Form gegossen\" itemprop=\"image\" height=\"1024\" width=\"1536\" title=\"Metallgussverfahren mit Hochtemperaturbrand in Metallteilfabrik\" onerror=\"this.style.display='none'\"  \/>\n<h2>\n\t\tStrategien zur Negierung oder Vermeidung von Benetzung\n\t<\/h2>\n\tVorbeugen ist besser als heilen. In praktisch allen F\u00e4llen werden Gie\u00dfer Material in ihre Gussformen einarbeiten, um die Auswirkungen der Benetzung zu negieren oder besser noch ganz zu verhindern. Diese Zusatzstoffe sind oft organische Materialien, wobei verschiedene st\u00e4rkehaltige Pflanzenreste, \u00d6le und sch\u00e4dliche organische Chemikalien im Laufe der Jahre breite Anwendungen fanden &#8211; alles Beispiele f\u00fcr kohlenstoffhaltige Materialien. Praktisch jedes kohlenstoffreiche Material kann verwendet werden, vorausgesetzt, es wird gut durch das vern\u00fcnftige integriert. Einer der herausragenden Zusatzstoffe zur Vermeidung von Benetzung ist <u><br \/>\n  <a href=\"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/feuerfest\/kohlenstaub\/\">jedoch Kohlenstaub\/Anthrazit<\/a><br \/>\n<\/u>. Da es relativ g\u00fcnstig, leicht zu verarbeiten und vollst\u00e4ndig brennbar ist, ist es eine attraktive Option f\u00fcr eine Vielzahl von Gussarten.\n<p>Einfach ausgedr\u00fcckt, f\u00fchrt die Erh\u00f6hung der Menge an kohlenstoffhaltigem Material in einer Sandform zu mehr Pyrolyse dieses Materials. Pyrolyse ist eine unvollst\u00e4ndige Verbrennung, d.h. eine Verbrennung unter Ausschluss von Sauerstoff. F\u00fcr organische Materialien bedeutet dies die Produktion von Kohlenstoff (der dazu neigt, sich sowohl auf dem Metall als auch auf dem Sand als Schicht abzulagern) und Wasserstoff (der als gasf\u00f6rmige Barriere gegen das Eindringen von Metall und\/oder Sand wirkt und andere Auswirkungen auf die Oxidbildung hat, siehe sp\u00e4ter). Verbindungen, die sich gut als kohlenstoffhaltiges Material eignen, sind solche, die eine hohe Verkokungskapazit\u00e4t, einen relativ geringen Anteil an fl\u00fcchtigen organischen Stoffen (nicht mehr als 30 Gew.-%, einen niedrigen Aschegehalt und einen sehr niedrigen Schwefelgehalt (nicht mehr als 0,8 Gew.-%) aufweisen. Die Mahlgr\u00f6\u00dfe des kohlenstoffhaltigen Additivs muss f\u00fcr die vollst\u00e4ndige Einarbeitung durch die Sandform geeignet sein, wobei fr\u00fche Berichte eine Partikelgr\u00f6\u00dfe von nicht mehr als 0,3 mm nahelegen(4).<\/p>\n<p>Da die Benetzung die Bildung kleiner Kan\u00e4le im Sand verursacht, kann geschmolzenes Metall in den Sand eindringen, und dies ist der Ursprung vieler Oberfl\u00e4chendefekte, wie z.B. beim &#8222;Aufbrennen&#8220; und &#8222;Einbrennen&#8220; durch Oberfl\u00e4chenver\u00e4nderungen an der Gie\u00dfgrenzfl\u00e4che, was zu unebenen gegossenen Oberfl\u00e4chen f\u00fchrt. Effekte, die so einfach sind wie geschmolzenes Metall, das am Sand haftet, sind h\u00e4ufige Anzeichen daf\u00fcr, dass eine Benetzung aufgetreten ist. Silizium und Phosphor im Sand k\u00f6nnen sich mit Eisen und Mangan in der Metallschmelze austauschen, was zu einer grundlegenden Material- und chemischen Ver\u00e4nderung f\u00fchren kann &#8211; v\u00f6llig vermeidbar, wenn eine Benetzung durch Zugabe eines sorgf\u00e4ltig ausgew\u00e4hlten kohlenstoffhaltigen Materials verhindert wird(5).<\/p>\nGrunds\u00e4tzlich ist die Benetzung ein h\u00e4ufiges Problem im Metallguss, aber auch ein vermeidbares. Es kann so einfach sein, eine kleine Menge eines Materials wie <u><br \/>\n  <a href=\"https:\/\/mineralmilling.com\/de\/giesserei\/kohlenstaub\/\">Kohlenstaub (Anthrazit)<\/a><br \/>\n<\/u> in den Sand einzuarbeiten, der sauber pyrolysiert und die Benetzung und die damit verbundenen Oberfl\u00e4chendefektph\u00e4nomene verhindert, wodurch eine Nachgussbehandlung von Hand vermieden wird(6).\n\t\t\t\t<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/mineralmilling.com\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/shutterstock_1373238392-smaller.jpg\" alt=\"Kohlestaub, der im Formprozess verwendet wird\" itemprop=\"image\" height=\"1024\" width=\"1536\" title=\"shutterstock_1373238392 kleiner\" onerror=\"this.style.display='none'\"  \/>\n<h2>\n\t\tKohlenstaub\n\t<\/h2>\n\t<p>Kohlenstaub ist pulverisierter Anthrazit. Es ist ein hochwertiges Kohleprodukt, das nach einer feinen Spezifikation gemahlen wurde, arm an fl\u00fcchtigen organischen Verbindungen, wenig Asche und wenig Schwefel &#8211; in Mengen, die konstant unter den oben genannten liegen. Anthrazit ist die hochwertigste Kohle, sie ist nicht bitumin\u00f6s wie Braunkohle und enth\u00e4lt den h\u00f6chsten Anteil an reinem Kohlenstoff, was bedeutet, dass bei der Verbrennung oder Pyrolyse weniger gef\u00e4hrliche Schadstoffe emittiert werden als bei Steinkohle niedrigerer Qualit\u00e4t(7,8).<\/p>\n<p>Es ist vielleicht v\u00f6llig logisch, dass Kohlenstaub klassische kohlenstoffhaltige Materialien wie bitumin\u00f6se Kohle ersetzt, da die gleiche Leistung erwartet wird. Es \u00fcbertrifft es. Aufgrund der Entwicklung toxischer Gase wie Benzol, Toluol und Xylol aus Kohlen schlechter Qualit\u00e4t(9) erwiesen sich die lokalen atmosph\u00e4rischen Bedingungen um Gie\u00dfereien in den 1940er Jahren als schlecht. Hochwertigere Kohlen wie Anthrazit reduzieren diese Gasentwicklung dramatisch. Es wurde berichtet, dass Anthrazit mehr von dem sch\u00fctzenden D\u00fcnnschichtkohlenstoff pro Masseneinheit produziert als andere Arten von Kohle &#8211; zu erwarten, da es weniger Verunreinigungen gibt, also mehr Kohlenstoff.<\/p>\n<p>Trotz der h\u00f6heren Qualit\u00e4t bleibt Anthrazit ein preiswertes Material und findet breite Verwendung in einer Vielzahl von Einstellungen. Sein sauberes Pyrolyseprofil macht es zur idealen Wahl (und stark von der Industrie bevorzugt) f\u00fcr gr\u00fcne Sandgussteile, wo es f\u00fcr weniger benetzungsbedingte Einf\u00e4lle verantwortlich ist.<\/p>\n<p>Bemerkenswert ist auch die Tatsache, dass sich getrockneter, kleiner Korngr\u00f6\u00dfe und damit frei flie\u00dfender Kohlenstaub leicht vermischen und gleichm\u00e4\u00dfig im Sand verteilen. Harzigere oder bitumin\u00f6sere Kohlenstoffquellen wie Braunkohle verteilen sich aufgrund ihrer &#8222;klebrigen&#8220; Natur nicht so gleichm\u00e4\u00dfig, was zu Verklumpungen f\u00fchrt, wodurch das Risiko besteht, dass Bereiche im Sand in der N\u00e4he der geschmolzenen Metallschnittstelle ohne Kohlenstoffmaterial vorhanden sind &#8211; was keinen Schutz bietet und die T\u00fcr f\u00fcr Benetzungsph\u00e4nomene und die nachfolgenden Oberfl\u00e4chenfehler \u00f6ffnet, die es verursachen wird.<\/p>\n\t\t\t\t<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/mineralmilling.com\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/Coal-Dust-2.0-Feature-Image.jpg\" alt=\"Kohlenstaub\" itemprop=\"image\" height=\"400\" width=\"900\" title=\"Kohlestaub 2.0 Feature-Bild\" onerror=\"this.style.display='none'\"  \/>\n<h3>\n\t\tVerhindern von Gie\u00dfereiverbrennung\n\t<\/h3>\n\t<p>In hohem Ma\u00dfe mit der Benetzung verbunden ist die Gie\u00dfereiverbrennung, die sich in \u00e4hnlicher Weise manifestiert und eine nahezu identische Nachgussverarbeitung erfordert, um die Effekte zu beseitigen. Gie\u00dfereibrand ist in der Eisen- und Stahlproduktion ziemlich h\u00e4ufig &#8211; er tritt auf, wenn sich Eisensilikate auf der Oberfl\u00e4che des zu gie\u00dfenden Metalls bilden, wenn Siliziumdioxid (aus der Sandform) und Eisenoxid (aus dem Eisen) reagieren. Dies f\u00fchrt dazu, dass Sandk\u00f6rner verschmelzen und sich auf der gegossenen Oberfl\u00e4che ablagern, schwer zu entfernen sind und eine Bearbeitung erfordern, \u00e4hnlich wie Benetzung(10). So wollen Gie\u00dfer die Bildung von Eisenoxid in erster Linie verhindern. Genau wie bei der Benetzungsvermeidung erzeugt die Pyrolyse von Anthrazit\/Kohlenstaub eine hochwirksame reduzierende Atmosph\u00e4re, die die Oxidation von Eisen vollst\u00e4ndig hemmt und somit die Bildung von Eisenoxid verhindert(11). Dieses Prinzip kann auch in Gr\u00fcnsandgussteilen angewendet werden, wo das Chromitfeuerfest oft geringe bis m\u00e4\u00dfige Mengen an Kiesels\u00e4ure enth\u00e4lt. Auch hier f\u00fchrt die bei der Pyrolyse entstehende Wasserstoffgasproduktion zur reduzierenden Atmosph\u00e4re und verhindert so die Oxidbildung(12). Ein weiterer Schutz gegen Abbrand ist gegeben, da sich durch den Pyrolyseprozess ein d\u00fcnner Film aus reinem Kohlenstoff an der Metalloberfl\u00e4che ablagert, der das Eindringen von Metall in den Sand verhindert. Das Gegenteil gilt auch; Sand kann das Metall nicht durchdringen. Im Gro\u00dfen und Ganzen kann dies als ein nicht benetzendes Verhalten betrachtet werden.<\/p>\n<h2>\n\t\tSicherheit\n\t<\/h2>\n\t<p>Wie bereits erw\u00e4hnt, ist Anthrazit ungiftig. Der Druckaufbau ist das einzige Problem, da die Pyrolyse des Kohlenstaubs zu einem Gasaussto\u00df f\u00fchrt(13), wobei ein Gr\u00fcnsandgemisch, das nur 5% Kohlenstaub enth\u00e4lt, zu Dr\u00fccken f\u00fchren kann, die doppelt so hoch sind wie bei reinem Gr\u00fcnsand. Ein gewisses Eindringen des Metalls durch den entwickelten Wasserstoff ist zu erwarten(14), aber dies wird durch die gebildete d\u00fcnne Kohlenstoffschicht etwas negiert (siehe oben). Insgesamt liegen der Druckaufbau und die Wasserstoffentwicklung innerhalb der Toleranzen und der Konstruktionsf\u00e4higkeit moderner sandbasierter Gie\u00dfanlagen.<\/p>\n\t\t\t\t<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/mineralmilling.com\/wp-content\/uploads\/2019\/09\/shutterstock_633082436-smaller.jpg\" alt=\"rotes hei\u00dfes Metall\" itemprop=\"image\" height=\"1024\" width=\"1539\" title=\"shutterstock_633082436 kleiner\" onerror=\"this.style.display='none'\"  \/>\n<h2>\n\t\tBeratung von Manganoxid\n\t<\/h2>\n\t<ul>\n<li>Benetzung ist ein Ph\u00e4nomen, bei dem eine Fl\u00fcssigkeit &#8211; normalerweise Wasser &#8211; in der Lage ist, Kontakt mit einem Feststoff aufrechtzuerhalten.<\/li>\n<li>Bei Gie\u00dfereiarbeiten und Gussarbeiten f\u00fchrt die Benetzung direkt zur Bildung von Oberfl\u00e4chenfehlern, die sp\u00e4ter manuell entfernt werden m\u00fcssen, was Kosten und Zeit verursacht.<\/li>\n<li>Die Vermeidung von Benetzung erfolgt in der Regel durch Zugabe eines organischen Materials in die Gussform<\/li>\n<li>Kohlenstaub (Anthrazit) ist aufgrund seiner hervorragenden Leistung, einfachen Handhabung und ungiftigen Natur die erste Wahl f\u00fcr die Benetzungsvermeidung &#8211; und das bei gleichzeitig sehr kosteng\u00fcnstiger<\/li>\n<li>Die unvollst\u00e4ndige Verbrennung des Kohlenstaubes (Pyrolyse) erzeugt eine reduzierende Umgebung, die bestimmte Arten von Oberfl\u00e4chenfehlern verhindert, w\u00e4hrend gleichzeitig d\u00fcnne Kohlenstoffschichten gebildet werden, die andere Defekttypen verhindern.<\/li>\n<li>Anthrazit ist ungiftig und f\u00fchrt nicht zur Entwicklung toxischer Gase<\/li>\n<li>Gie\u00dfereibrand ist ein verwandtes Ph\u00e4nomen und kann auch durch den Einsatz von Kohlenstaub weitgehend verhindert werden.<\/li>\n<\/ul>\n\t\t\t\t<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/mineralmilling.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/coal_dust.jpg\" alt=\"coal_dust\" itemprop=\"image\" height=\"200\" width=\"300\" title=\"coal_dust\" onerror=\"this.style.display='none'\"  \/>\n\t\t\t\t<img loading=\"lazy\" decoding=\"async\" src=\"https:\/\/mineralmilling.com\/wp-content\/uploads\/2019\/06\/Anthracite1.jpg\" alt=\"Topf gef\u00fcllt mit gefr\u00e4sten Anthrazit\" itemprop=\"image\" height=\"200\" width=\"300\" title=\"Anthrazit1\" onerror=\"this.style.display='none'\"  \/>\n\t<p><strong>Verweise<\/strong><\/p>\n<p>1 A. Josan und C. P. Bretotean, <em>Mit speziellen Erg\u00e4nzungen zur Herstellung des Formgemischs f\u00fcr Gussstahlteile des Antriebsradtyps<\/em>, in: <em>Internationale Fachhochschulkonferenz 2014 (ICAS2014)<\/em>, Hunedoara, Rum\u00e4nien, 2014<\/p>\n<p>2 B. E. Brooks und C. Beckermann, <em>Produktion von Burn-on und Mold Penetration in Steel Casting using Simulation<\/em>, in: <em>60th SFSA Technical and Operating Conference<\/em>, Chicago, 2006<\/p>\n<p>3 Analysis of Casting Defects Committee, <em>Analysis of Casting Defects <\/em> , American Foundrymen&#8217;s Society, Des Plaines, Vereinigte Staaten<\/p>\n<p>4 US-Patent US3666706A, 1969<\/p>\n<p>5 M. Holtzer <em>et al.<\/em>, <em>Microstructure and Properties of Ductile Iron and Compacted Graphite Iron Castings<\/em>, Springer, Cambridge, 2015<\/p>\n<p>6 B. Drevet (Hrsg <em>.) Benetzbarkeit bei hohen Temperaturen; Pergamon Materials Series Volume 3<\/em>, Elsevier, Amsterdam, 1999<\/p>\n<p>7 G. Thiel und S. R. Giese, <em>Am. Foundry Soc. Trans., <\/em> <strong>2005<\/strong>, 113, 471<\/p>\n<p>8 J. Wang und F. S. Cannon, <em>Study of pyrolysis of carbonaceous additives in green sand foundries, in <\/em>Seattle <em>: The International Carbon Conference, Seattle, <\/em>2007<\/p>\n<p>9 G. F. Keatinge und N. M. Potter,  <em>Br. J. Ind. Med.<\/em>Transportjahr <strong>1945<\/strong>, 2, 125<\/p>\n<p>10 A. Petro <em>et al.<\/em>,  <em>Bin. Gie\u00dferei Soc. Trans.<\/em>Transportjahr <strong>1980<\/strong>, 88, 683<\/p>\n<p>11 H. W. Duetert <em>et al.<\/em>,  <em>Bin. Gie\u00dferei Soc. Trans.<\/em>Transportjahr <strong>1970<\/strong>, 78, 145<\/p>\n<p>12 D. T. Peterson <em>et al.<\/em>,  <em>Bin. Gie\u00dferei Soc. Trans.<\/em>Transportjahr <strong>1980<\/strong>, 88, 503<\/p>\n<p>13 J. Mocek und J. Samsonowicz,  <em>Arch. Gefunden. Eng.<\/em>, <strong>2011<\/strong>, 11, 87<\/p>\n<p>14 A. Campbell, <em>Complete Casting Handbook<\/em> (2nd ed.), Butterworth Heinemann, London, 2015<\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Der moderne Gie\u00dfereihersteller ist an der Herstellung des besten Qualit\u00e4tsprodukts ohne Kompromisse interessiert &#8211; die Benetzung kann eine Ursache f\u00fcr einige Probleme im Metallgussprozess sein.<\/p>\n","protected":false},"author":5,"featured_media":35207,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"inline_featured_image":false,"_jetpack_newsletter_access":"","_jetpack_dont_email_post_to_subs":false,"_jetpack_newsletter_tier_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paywalled_content":false,"_jetpack_feature_clip_id":0,"_jetpack_memberships_contains_paid_content":false,"footnotes":"","jetpack_post_was_ever_published":false},"categories":[2846,2463],"tags":[],"class_list":["post-36033","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-andere-blog","category-giesserei-blog"],"yoast_head":"<!-- This site is optimized with the Yoast SEO plugin v28.1 - https:\/\/yoast.com\/product\/yoast-seo-wordpress\/ -->\n<title>Benetzung: Was ist das und warum ist es ein Problem?<\/title>\n<meta name=\"description\" content=\"Wetting can cause defects in metal casting. 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