M.Sc. Simon Kammerloher
Lehrstuhl für Umformtechnik und Gießereiwesen utg, TU München

Organisch gebundene Gießereikerne werden zunehmend durch anorganisch gebundene Kerne ersetzt. Dieser Trend ist auf gesetzliche Vorschriften, Fragen der Arbeitssicherheit und steigende Kosten für die Abfallentsorgung zurückzuführen. Durch den Wechsel des Bindemittelsystems werden die Emissionen weitgehend auf Wasserdampf reduziert, wodurch Gesundheits- und Sicherheitsfragen gelöst werden. Der Unterschied im Verhalten der Gasphase verändert den Gießprozess jedoch drastisch. Im Gegensatz zur kontinuierlichen Erzeugung und Ableitung von Verbrennungsprodukten bei organischen Bindemitteln sammelt sich bei anorganisch gebundenen Kernen Wasser an. Mit Erreichen der Siedetemperatur der kalten Stellen des Kerns, entstehen nennenswerte Dampfmengen, die das Risiko für Gasfehler an den Gussteilen erhöhen. Bei der Gestaltung der Kerngeometrie müssen daher Gegenmaßnahmen, basierend auf Modellrechnungen, ergriffen werden.             
Um Daten für dieses Modell zu generieren und um das Verständnis der Gasfreisetzung im Kern zu verbessern, wurde ein Versuchsstand entwickelt, der die Messung der temperaturabhängigen Gasentwicklung im Kern, sowie die druckabhängige Gasdurchlässigkeit des Formstoffs ermöglicht. Die für die Messungen benötigten Formstoffproben werden in Graphitrohre eingeschossen. Im Ofenraum des Versuchsstands, in dem Proben induktiv erwärmt werden, herrscht eine geregelte Schutzgasatmosphäre. Die Messung der Menge des entweichenden Wassers wird mittels Kondensatfalle und Feinwaage realisiert. Die freigesetzte Kerngasmenge, die Zeit der Gasbildung sowie die Gasdurchlässigkeit der Kerne wurde unter vollfaktorieller Variation von Bindergehalt und relativer Luftfeuchtigkeit bei der Lagerung in jeweils drei Stufen untersucht. Die Gasmenge sowie die Zeit der Gasfreisetzung zeigen eine starke Abhängigkeit von der Lagerungsfeuchte, welche durch Erhöhung des Bindemittelgehalt verstärkt wird. Abschließend erfolgte eine Validierung des Prüfstandskonzepts  anhand von Tauchversuchen in Aluminiumschmelze.