Oberflächenspannung

Grenzflächenspannung zwischen Flüssigkeit (Schmelze) und Gasphase (Luft, Formhohlraum). Sie bezieht sich also auf Kräfte, die zwischen zwei Phasen auftreten die miteinander in Kontakt stehen.

An der Oberfläche einer Schmelze wirkt eine Spannung, die danach trachtet, diese Oberfläche in sich zusammenzuziehen. Somit definiert man die Oberflächenspannung als jene Kraft, mit der eine Flüssigkeitsfläche von 1 cm Breite sich zu verkleinern sucht. Die Dimension der Oberflächenspannung in SI-Einheiten ist kg/s2, gleichbedeutend mit N/m.

Die Oberflächenspannung hängt von der Zusammensetzung der betreffenden Schmelze und von ihrer Temperatur ab; mit steigender Temperatur wird die Oberflächenspannung mit Ausnahme von Kupfer- und Gusseisenschmelzen kleiner. Außerdem wird die Oberflächenspannung bei Gusseisenlegierungen stark vom C-Gehalt beeinflusst. Bei 2,2 % C und einer Temperatur von 1420 °C beträgt die Oberflächenspannung 1500 N/m. Im Vergleich dazu beträgt sie bei 3,9 % C und 1300 °C nur
1150 N/m.

Die Oberflächenspannung beeinflusst ganz wesentlich die Abbildungsfähigkeit der Schmelze im Formhohlraum. Gusslegierungen mit hoher Oberflächenspannung bilden den Formhohlraum weniger gut ab als solche mit geringer Oberflächenspannung. Die Temperaturabhängigkeit bewirkt im Übrigen auch die Verschlechterung der Gießeigenschaften (s. Gießbarkeit) mit abnehmender Gießtemperatur. Kaltschweißstellen (Kaltlauf) sind deshalb nicht unbedingt eine Folge vorzeitiger Erstarrung durch zu niedrige Gießtemperatur, sondern es kann auch ein Stillstand der Metallströmung wegen zu hoher Oberflächenspannung entstehen.

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