Erstarrungstyp

Er kennzeichnet den Charakter des Erstarrungsablaufs (Erstarrungsfortschritts).

Es wird folgende Klassifizierung vorgenommen:

Daneben wurden zur Beschreibung der während der Erstarrung der Schmelze entstehenden Kristalle und Kristallaggregate (z. B. eutektische Zellen oder Körner) die Begriffe der Makro- und Mikromorphologie eingeführt, die unter dem Begriff Erstarrungsmorphologie zusammengefasst sind. Die Mikromorphologie beschreibt den einzelnen Kristall - die Makromorphologie die Gesamtheit der im Kontakt mit der Schmelze wachsenden Kristalle. Man unterscheidet exogene und endogene Kristalle und Körner in Bezug auf den zeitlichen Beginn ihrer Entstehung und die hierzu gehörende örtliche Lage in der Schmelze.

Exogene Kristalle und Körner bilden sich an der Formwand und expandieren während der weiteren Erstarrung in die Schmelze. Sie sind dann entweder kompakt oder verzweigen sich.Endogene Kristalle bilden sich vornehmlich in der gesamten Schmelze auf einmal und expandieren dann in gleichem oder unterschiedlichem Maße weiter. Da sie frei in der Schmelze expandieren, können sie auch während der Erstarrung des Gießguts ihre Lage verändern, z. B. durch Dichteunterschiede, Konvektionsströmungen oder Transport der Schmelze, in der sie sich befinden. Die Phasengrenzflächen der einzelnen im Kontakt stehenden Kristalle oder Körner bilden die Erstarrungsfront. Ihre Ausbildungsform ist neben der Größe der Fließkanäle, ausgedrückt durch den Abstand von Kristallen, deren Partien oder Körnern, von besonderer Bedeutung für den Transport von Schmelzen zur Nachspeisung.

Darum wird die vorherige Einstufung in exogen und endogen um Angaben zur Struktur der Erstarrungsfront bzw. zum weiteren Fortgang der Erstarrung nach Erstarrungsbeginn erweitert (Bild 1).Exogen-glattwandig: Exogen kompakte Kristalle oder Kristallaggregate expandieren in einer beliebigen Anzahl nebeneinander im Kontakt und bilden zur Schmelze eine glattwandige Erstarrungsfront.Exogen-rauhwandig: Exogen verzweigte Kristalle (z. B. Dendriten) expandieren parallel zueinander und bilden zur Schmelze eine mehr oder weniger zerklüftete Grenzfläche - die Erstarrungsfront ist stark gefurcht.Exogen-schwammartig: Exogen stark verzweigte Kristalle (oft so genannte Dendritenpakete) expandieren in die Schmelze.

Sie bilden eine Art Gerüst oder Netzwerk, in dessen Zwischenräumen sich Restschmelze befindet. Im Verlauf der Erstarrung werden die an sich miteinander verbundenen Restschmelzkanäle nach und nach abgeschnürt und voneinander isoliert.Endogen-breiartig: Endogene Kristalle oder Kristallaggregate, kompakt oder verzweigt, expandieren gleichmäßig verteilt in der Schmelze. Eine direkte Erstarrungsfront gibt es vorläufig nicht, da die einzelnen Körner durch Schmelze voneinander isoliert sind. Gegen Erstarrungsende berühren sich diese Körner, und die Restschmelze wird zu Inseln abgeschnürt.Endogen-schalenbildend: Endogene Kristalle oder Kristallaggregate expandieren kompakt oder dendritisch in der Schmelze, aber diesmal verstärkt von außen, so dass sich eine Art Randschale bildet und damit zu einem bestimmten Zeitpunkt der Erstarrung eine Art Erstarrungsfront. In der Schale können miteinander verbundene und später isolierte Restschmelzbezirke vorhanden sein.Im Fall der exogenen Typen kann das Makrogefüge aus Stängelkristallen, im Fall der endogenen aus Globuliten bestehen. Die so beschriebenen Erstarrungstypen bezeichnen nur bestimmte markante Zustände des Erstarrungsablaufs, und zwar verbal, Übergänge selbst in einem Gusskörper sind möglich.

Dadurch sind subjektive Einschätzungen nicht ausgenommen. Schwierig ist auch die Einstufung in die einzelnen Erstarrungstypen, wenn das Erstarrungsverhalten verschiedener Werkstoffe sich wenig voneinander unterscheidet.Es ist in diesem Zusammenhang weiter zu berücksichtigen, dass der Erstarrungstyp der Gusswerkstoffe nicht konstant ist, sondern sich in Abhängigkeit von den Wärmeabfuhrbedingungen und den Kristallisationsverhältnissen verändert. Darum muss die Angabe der Erstarrungstypen immer mit der Angabe der technologischen Bedingungen verknüpft sein, weil ja der Werkstoff bereits in einem Gussstück mehrfach unterschiedlich kristallisieren kann. Die Neigung der einzelnen Werkstoffe, auf unterschiedliche technologische Bedingungen zu reagieren. ist sehr verschieden.

Weiterführende Stichworte:

Gießgerechte Gestaltung
Gießgerechtes Konstruieren
Gerichtete (gelenkte) Erstarrung

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