Welche Probleme treten beim Sandguss auf, wenn der Schwefelgehalt zu hoch ist?

Sandguss ist ein in der modernen Industrie weit verbreitetes Metallumformverfahren, die Qualität von Gussteilen wird jedoch häufig von vielen Faktoren beeinflusst. Unter ihnen ist der Schwefelgehalt ein kritischer Parameter, der nicht übersehen werden darf. Schwefel kann als Verunreinigungselement die Leistung und Struktur von Gussteilen negativ beeinflussen, wenn er während des Gussprozesses nicht ordnungsgemäß kontrolliert wird. In diesem Artikel werden die spezifischen Auswirkungen eines hohen Schwefelgehalts beim Sandguss analysiert und die zugrunde liegenden Ursachen und möglichen Lösungen untersucht.

Hauptprobleme durch hohen Schwefelgehalt

1.Graphitabbau (gilt für Sphäroguss und Grauguss)

In Sphäroguss und Grauguss stört Schwefel die normale Keimbildung und das Wachstum von Graphit, was zu Veränderungen in der Graphitmorphologie führt:

• Bei duktilem Gusseisen unterdrückt ein hoher Schwefelgehalt die Wirkung von Knötchenbildungsmitteln (z. B. Magnesium), wodurch sich der Graphit in unregelmäßigen Formen, z. B. Flocken- oder Wurmformen, und nicht in der idealen Kugelform bildet. Dadurch verringert sich die Festigkeit und Zähigkeit des Materials erheblich.
• Bei Grauguss führt ein hoher Schwefelgehalt zu einem ungleichmäßigen Wachstum von Flockengraphit und sogar zu rauen Kanten, was sich auf die Wärmeleitfähigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Materials auswirkt.

2.Erhöhte Anfälligkeit für Heißrisse

Schwefel verringert die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls und seine Fähigkeit, während der Erstarrung zu schrumpfen, was zur Bildung von Heißrissen im Gussstück führen kann. Dieses Problem tritt besonders bei komplexen Strukturen oder Gussstücken mit unterschiedlichen Wandstärken auf.

3. Bildung von Sulfideinschlüssen

Hoher Schwefelgehalt reagiert mit anderen Elementen im Metall, wie Eisen und Mangan, unter Bildung von Sulfideinschlüssen. Diese Einschlüsse erzeugen schwache Grenzflächen im Gussstück und verringern mechanische Eigenschaften wie Zugfestigkeit und Zähigkeit.

4. Probleme mit der Oberflächenqualität

Übermäßiger Schwefel kann zu rauen Oberflächenfehlern oder Nadellöchern im Gussstück führen. Dies geschieht, wenn beim Abkühlen eingeschlossenes Schwefelgas nicht aus der Gussoberfläche entweichen kann.

5. Erhöhte Sprödigkeit

Schwefel neigt dazu, sich entlang der Korngrenzen abzuscheiden und Sulfidphasen mit niedrigem Schmelzpunkt zu bilden, die die Schlagfestigkeit und Duktilität des Gussstücks verringern und es dadurch spröder und bruchanfälliger machen.

Wirkungsmechanismus

Die Wirkung von Schwefel äußert sich hauptsächlich auf folgende Weise:

1. Chemische Reaktionen:

Schwefel reagiert mit anderen Elementen im Metall (wie Magnesium, Eisen und Mangan) und bildet unerwünschte Phasen, wie Magnesiumsulfid und Eisensulfid.

2. Gaseffekte:

Bei hohen Temperaturen liegt Schwefel in Form von Schwefelwasserstoffgas vor, das die Fließfähigkeit des geschmolzenen Metalls und die Füllung des Formhohlraums beeinträchtigt.

3. Korngrenzentrennung:

Schwefel neigt dazu, sich an den Korngrenzen anzusammeln, was die Festigkeit und Eigenschaften der Korngrenzen verändert und so die Gesamtleistung des Materials verringert.

Lösungen

1. Strenge Kontrolle der Rohstoffqualität

Wählen Sie Rohstoffe mit niedrigem Schwefelgehalt und führen Sie vor der Beschickung des Ofens eine Prüfung der Zusammensetzung durch.

2. Verwendung von Entschwefelungsmitteln

Fügen Sie während des Schmelzprozesses geeignete Entschwefelungsmittel wie Magnesium, Kalzium oder Barium hinzu, um Schwefelrückstände zu reduzieren.

3.Optimierung des Schmelzprozesses

Erhöhen Sie die Schmelztemperatur und achten Sie auf gleichmäßiges Rühren, um die Bildung von Sulfideinschlüssen zu verhindern.

4.Verwendung verbesserter Sandformmaterialien

Stellen Sie sicher, dass die Formsandmischung richtig dosiert ist, um zu verhindern, dass schwefelhaltige Gase aus der Form freigesetzt werden und die Gussqualität beeinträchtigen.

5.Online-Überwachung und -Analyse

Verwenden Sie Techniken wie Spektroskopie, um den Schwefelgehalt in Echtzeit zu überwachen und sicherzustellen, dass er innerhalb akzeptabler Grenzen bleibt.

Beim Sandguss ist Schwefel ein „zweischneidiges Schwert“. Während es bei einigen Spezialprozessen zur Verbesserung bestimmter Eigenschaften beitragen kann, verursacht ein hoher Schwefelgehalt im Allgemeinen ernsthafte Probleme. Durch eine strenge Kontrolle der Rohstoffe, die Optimierung von Prozessen und die Durchführung einer Echtzeitüberwachung können Gießereien die negativen Auswirkungen von Schwefel wirksam abschwächen und die Gussqualität verbessern. Dies trägt nicht nur dazu bei, den Kundenanforderungen nach Hochleistungsprodukten gerecht zu werden, sondern steigert auch die Wettbewerbsfähigkeit des Unternehmens auf dem Markt.