Qualitätskontrolle an Gusseisen

Das Konzept von Qualität für ein Gusseisenprodukt ist recht deutlich, da es mit der Erfüllung von Mindestanforderungen bezüglich der Zusammensetzung, des Mikrogefüges, des Vorhandenseins von Fehlern, der mechanischen und technologischen Eigenschaften verbunden ist. Die hauptsächlichen Systeme zur Qualitätskontrolle an den Gusseisenprodukten sind im Folgenden zusammengefasst.

Chemische, mikrostrukturelle und thermische Untersuchungen

Analyse der chemischen Zusammensetzung

Die chemische Zusammensetzung bestimmt zusammen mit dem Produktionsprozess die Mikrostruktur und damit das mechanische und technologische Verhalten eines Gusseisens. Daher ist es wichtig, den Gehalt der „strategischen“ chemischen Elemente für ein Gusseisen, wie C, Si, Mg und die verschiedenen Legierungselemente, nahezu in Echtzeit zu kennen.

Mikrostrukturelle Untersuchungen

Die Mikrostruktur eines Gusseisens ist das Ergebnis der Zusammensetzung und des technologischen Prozesses und bestimmt dann das technologische Verhalten und die mechanische Leistung. Die Kenntnis der Mikrostruktur eines Gusseisens ist daher unerlässlich, um die Qualität und Konstanz der hergestellten Gussteile zu gewährleisten.

Thermoanalysen

Die Ausbildung der Mikrostruktur beim Erstarren und Abkühlen eines Gusseisens ist immer mit Phänomenen der Wärmeentwicklung bzw. Wärmeaufnahme verbunden. Durch die thermische Analyse und die Verarbeitung seines Hauptergebnisses (der Abkühlkurve) ist es möglich, die mikrostrukturelle Entwicklung eines Gusseisens während des Produktionszyklus zu überwachen.

Mechanische Prüfungen

Statische mechanische Prüfungen und Härteprüfungen

Der Ausgangspunkt für die Herstellung jedes Industriebauteils ist selbstverständlich die Kenntnis seiner mechanischen Eigenschaften. Daher ist es wichtig, mit statischen Versuchen Zugfestigkeit, Streckgrenze und Bruchspannung bestimmen zu können.

PKerbschlagbiegeversuche (Schlagfestigkeit)

Unter Kerbschlagzähigkeit versteht man die Fähigkeit eines Materials, Stößen und Schlägen standzuhalten und bei Auslösung eines Bruchprozesses dessen Ausbreitung entgegenwirken zu können. Es gibt spezielle Prüfungen, um die Widerstandsfähigkeit eines Materials zu bewerten und seine Zähigkeit zu verstehen.

Dynamische mechanische Prüfungen

Das Versagen eines Materials kann durch die Einwirkung zyklischer Spannungen ausgelöst werden, die Risse an der Oberfläche verursachen und diese dann bis zum Bruch ausbreiten können. Die dynamischen mechanischen Prüfungen (am weitesten verbreitet ist der Ermüdungstest) ermöglichen die Bewertung der Widerstandsfähigkeit des Materials gegenüber zyklischen mechanischen Belastungen im Labor.

Tribologische Prüfungen

Durch Gleit-, Abrieb- und Kontaktphänomene kann sich die Oberfläche eines Materials zunehmend verschlechtern und schließlich verschleißen. Tribologische Tests ermöglichen es, fast immer mit vergleichenden Methoden, die Verschleißfestigkeit einer Legierung zu bestimmen.

Zerstörungsfreie Prüfung (NDT)

Ultraschallprüfungen

Unter den verschiedenen zerstörungsfreien Prüfverfahren zeichnet sich Ultraschall durch seine Fähigkeit aus, Defekte wie Einschlüsse und Hohlräume zu erkennen und dabei die Wechselwirkungen zwischen Ultraschallwellen und den Oberflächen dieser Defekte auszunutzen. Die Wellen werden reflektiert bzw. abgelenkt bzw. gedämpft und entsprechende Sensoren ermöglichen die Lokalisierung des Fehlers.

Röntgenprüfungen

Röntgenprüfungen sind in der Gießereipraxis weit verbreitet. Sie machen sich die Tatsache zunutze, dass Röntgenstrahlung je nach durchquertem Material unterschiedlich stark geschwächt wird. Bei Vorhandensein von Porosität erfährt die Strahlung keine Schwächung und mittels geeigneter Platten Schilder Siebe wird die Porosität identifiziert. Die Röntgenprüfung liefert in ihrer herkömmlichen Variante zweidimensionale Informationen (eben die Platte), seit einigen Jahren ist es mit industriellen Tomographiesystemen auch möglich, 3D-Ansichten der Fehlerstelle zu erzeugen.

Sonstige Arten von zerstörungsfreien Prüfungen

Ultraschall- und Röntgenprüfungen sind zerstörungfreie Prüfungen im Gießereibereich. Diese werden von anderen Methoden begleitet. Hierzu zählen das Eindringen von Flüssigkeiten (zur Erkennung von Rissen oder Defekten auf der Oberfläche), induzierte Ströme und die Verwendung magnetischer Partikel.

Kontrollen während der Herstellung

Um die Qualität der Gussteile und die Effizienz des Produktionszyklus zu gewährleisten, ist es wichtig, Informationen über die Konstanz der Prozessparameter in Echtzeit zu haben. Nach der Optimierung dürfen diese weder Drift noch anomale Schwankungen aufweisen. Kontrollen entlang der Linie, wie z. B. Temperaturkontrollen, ermöglichen eine kontinuierliche Überwachung des Prozessbetriebs.

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