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Knoten aus Guß, kombiniert mit Zugstreben aus Stahl , prägen das Bild des BESISTA-Bausystems (1991 mit dem deutschen Verzinkerpreis ausgezeichnet)
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Oberflächenfehler bei der Erstellung (hier Rückstände von Formsand) können Verzinkungsfehler auslösen
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Feuerverzinktes Maschinenteil aus Stahlguß
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Arbeitsblätter Feuerverzinken
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2.13
Feuerverzinken von Gußteilen
1. Allgemeines
Guß spielt im Bauwesen zwar nicht die gleiche Rolle wie zum Beispiel Walzprofile oder Stahlrohre, jedoch wird Guß für spezielle Anwendung nach wie vor verwendet. Er erlebt in einigen Bereichen zur Zeit sogar eine gewisse Renaissance (Abb. 1, 3).
Kommt es beim Feuerverzinken von Gußteilen zu Schwierigkeiten, sind diese meist auf die Oberflächenbeschaffenheit des zum Feuerverzinken vorgesehenen Werkstückes zurückzuführen. Die auftretenden Schwierigkeiten beruhen häufig auf eingebranntem Formsand, Oxiden aus einer Glühbehandlung, Graphitresten, Verunreinigungen oder Oberflächenfehlern (z.B. Lunkern) (Abb. 2).
2. Unterscheidung
Gußeisen sind Eisen-Kohlenstoff-Verbindungen mit einem C-Gehalt, der in der Regel über 2% liegt. Im allgemeinen liegen Silicium und Phosphorgehalte deutlich über denen herkömmlicher Stähle. Bei der Beurteilung der Eignung zum Feuerverzinken sollte daher auch die Zusammensetzung des Gußwerkstoffes, insbesondere hinsichtlich seines Silicium-Gehaltes beachtet werden. Allerdings gelten hinsichtlich der Beurteilung der Eignung zum Feuerverzinken bei Gußwerkstoffen nicht die gleichen Grenzen des Silicium-Gehaltes wie bei Stahlwerkstoffen, da das Silicium in Gußwerkstoffen teilweise in anderen chemischen Verbindungen vorliegt. Aus diesem Grunde führen auch höhere Silicium-Gehalte, die bei Stählen bereits ein sehr starkes Wachstum der Zinküberzüge auslösen, bei Gußwerkstoffen nicht in gleichem Maße zu Schwierigkeiten. Man unterscheidet folgende Gußsorten:
Stahlguß (GS)
Stahlguß ist nach Norm jeder in Formen gegossene Stahl. Stahlguß kommt zur Anwendung, wenn die dem Gießen eigenen Vorteile der Formgebung ausgenutzt werden sollen, die Festigkeitseigenschaften der typischen Gußarten jedoch nicht ausreichen. Chemische Zusammensetzung und Eigenschaften entsprechen daher auch grundsätzlich denen von Stahl. Auch sein Verhalten beim Feuerverzinken ist demjenigen von herkömmlichen Stählen vergleichbar.
Gußeisen mit Lamellengraphit (GGL)
Früher Grauguß genannt. GGL ist ein Eisen-Gußwerkstoff mit meistens mehr als 2% C, dessen größter Teil als lamellarer Graphit im Gefüge enthalten ist. Aufgrund seines relativ hohen Kohlenstoff- und Silicium-Gehaltes (Si=1-3,5%) muß man beim Feuerverzinken davon ausgehen, daß beim Erreichen der oberen Werte des Silicium-Gehaltes eine hohe Reaktionsgeschwindigkeit zwischen der Zinkschmelze und dem Gußwerkstoff vorhanden ist, mit dem Ergebnis, daß relativ dicke und zudem graue oder graufleckige Zinküberzüge entstehen.
Gußeisen mit Kugelgraphit (GGG)
GGG ist ein Eisen-Gußwerkstoff mit einem C-Gehalt von über 2%, dessen größter Teil sich als kugeliger Graphit im Gefüge ausscheidet. Der Werkstoff zeichnet sich gegenüber GGL durch bessere mechanische Eigenschaften aus. Hier liegen die Silicium-Gehalte im Guß in der Regel bei 2-2,5%, daher muß auch hier beim Feuerverzinken mit einem ähnlichen Verhalten gerechnet werden wie beim GGL.
Temperguß (GT)
Nach dem Bruchaussehen der fertig getemperten Gußstücke unterscheidet man schwarzen (GTS) und weißen (GTW) Temperguß. Durch eine langandauernde Glühbehandlung nach dem Gießen erhält der Temperguß seine Zähigkeit und Bearbeitbarkeit. Typische Gehalte an Kohlenstoff und Silicium liegen bei Temperguß im Bereich von folgenden Werten:
GTS C=2,2... 2,8%
Si=0,9... 1,4%
GTW C=2,8...3,4%
Si=0,4...0,8%
Unter Berücksichtigung der unter Punkt 2 gegebenen Hinweise wird deutlich, daß bei schwarzem Temperguß bei hohen Silicium-Gehalten mit einer geringfügig beschleunigten Eisen-Zink-Reaktion gerechnet werden muß; hingegen zeigt weißer Temperguß mit niedrigen Si-Gehalten meistens eine normale Eisen-Zink-Reaktion.
3. Oberflächenvorbereitung
Neben der chemischen Zusammensetzung der Gußwerkstoffe ist insbesondere der Zustand der Oberfläche von entscheidender Bedeutung. Rückstände von Formsand, anhaftende Temperkohle und Graphitreste können durch die übliche Vorbehandlung einer Feuerverzinkerei (Beizen in verdünnter Salzsäure) nicht entfernt werden. Es ist daher unter Umständen erforderlich, durch spezielles Beizen in Salzsäure/Flußsäure-Gemischen die Oberfläche zu reinigen. Auf diese spezielle Art des Beizens sind jedoch nur wenige Feuerverzinkereien eingerichtet.
Gegebenenfalls muß durch Strahlen dafür gesorgt werden, daß Rückstände von der Gußteil-Oberfläche entfernt werden. Dieses setzt jedoch voraus, daß die Bauteile nicht sehr kompliziert geformt sind, da sonst nicht sichergestellt werden kann, daß beim Strahlen alle Oberflächenbereiche gereinigt werden. Werden Oberflächenfehler (z.B. Lunkerstellen) an Gußteilen vor dem Feuerverzinken gespachtelt, führen diese Spachtelstellen zu Verzinkungsfehlern.
4. Konstruktion
Kleine und einfach geformte Gußteile (z.B. Klemmstücke, Hebel, Hülsen usw.) sind problemlos zu verzinken, wenn Gußwerkstoff und Oberflächenbeschaffenheit stimmen. Die konstruktive Gestaltung von Gußteilen kommt den Anforderungen des Feuerverzinkens prinzipiell entgegen.
Sehr große Gußteile sind hingegen in der Regel zum Feuerverzinken nicht geeignet, da bei den üblichen Verzinkungstemperaturen Spannungen auftreten können, die unter Umständen Risse verursachen. Besonders wenn in einer Gußkonstruktion große Masseanhäufungen mit filigraneren Teilbereichen kombiniert sind (z.B. Seilrolle mit massiver Nabe und filigranen Speichen), können Schäden entstehen.
Die in der Regel rauhere Oberfläche von Gußteilen kann dazu führen, daß auf ihnen dickere Zinküberzüge entstehen als auf vergleichbaren Stahlteilen.
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