Häufige Mängel und wie man sie vermeiden kann?
Häufige Mängel bei der Bremsscheibenherstellung: Lufteinschlüsse, Lunker, Sandeinschlüsse usw.; Der mittlere Graphitanteil und die Graphitart in der metallografischen Struktur überschreiten die Norm oder die Karbidmenge wird nicht eingehalten; eine zu hohe Brinellhärte führt zu schwieriger Bearbeitung oder ungleichmäßiger Härte; die Graphitstruktur ist grob, die mechanischen Eigenschaften entsprechen nicht der Norm, die Oberflächenrauheit ist nach der Bearbeitung unzureichend, und es treten gelegentlich auch deutliche Porositäten auf der Gussoberfläche auf.
1. Entstehung und Vermeidung von Lufteinschlüssen: Lufteinschlüsse gehören zu den häufigsten Gussfehlern von Bremsscheiben. Bremsscheiben sind klein und dünn, kühlen schnell ab und erstarren rasch, wodurch die Wahrscheinlichkeit für Ausfällungs- und Reaktionslufteinschlüsse gering ist. Der mit Fettöl gebundene Sandkern erzeugt jedoch viel Gas. Bei hohem Feuchtigkeitsgehalt der Form führen diese beiden Faktoren häufig zu Poren im Gussteil. Es hat sich gezeigt, dass die Ausschussrate aufgrund von Porosität deutlich ansteigt, wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Formsandes zu hoch ist. Bei einigen Gussteilen mit dünnem Sandkern treten häufig Verstopfungen (Hohlporen) und Oberflächenporen (Ausdünnungen) auf. Bei der Heißkernformung mit Harzbeschichtung ist die Porenbildung aufgrund der starken Gasentwicklung besonders ausgeprägt. Bremsscheiben mit dickem Sandkern weisen hingegen selten Lufteinschlüsse auf.
2. Bildung von Lufteinschlüssen: Das durch den Sandkern der Bremsscheibenform bei hohen Temperaturen entstehende Gas strömt unter normalen Bedingungen horizontal durch den Kernspalt nach außen oder innen. Mit zunehmender Dicke des Sandkerns verengt sich der Gasweg und der Strömungswiderstand steigt. Zum einen kann es beim schnellen Durchdringen des Sandkerns durch das flüssige Eisen zu einem explosionsartigen Gasaustritt kommen. Zum anderen kann heißes, flüssiges Eisen an einigen Stellen mit wasserreichem Sand (ungleichmäßige Sandmischung) in Kontakt kommen, was eine Gasexplosion, einen Erstickungsbrand und die Bildung von Poren zur Folge haben kann. In einem weiteren Fall dringt das entstehende Hochdruckgas in das flüssige Eisen ein, steigt auf und entweicht. Kann das Gas nicht rechtzeitig aus der Form abgeführt werden, breitet es sich als Gasschicht zwischen dem flüssigen Eisen und der Unterseite der oberen Formhälfte aus und füllt einen Teil der Oberfläche der Bremsscheibe. Erstarrt das flüssige Eisen oder verliert es aufgrund hoher Viskosität seine Fließfähigkeit, kann der entstandene Gasraum nicht wieder aufgefüllt werden, wodurch Oberflächenporen entstehen. Kann das vom Bremsscheibenkern erzeugte Gas nicht rechtzeitig aufsteigen und durch das flüssige Eisen entweichen, verbleibt es auf der Oberseite der Bremsscheibe. Manchmal tritt es als einzelne Pore zutage, manchmal erst nach dem Kugelstrahlen zur Entfernung der Oxidschicht und manchmal erst nach der Bearbeitung, was zu einem Verlust an Bearbeitungszeit führt. Bei einem dicken Bremsscheibenkern benötigt das flüssige Eisen viel Zeit, um durch den Kern aufzusteigen und ihn vollständig zu durchdringen. Vorher hat das Gas mehr Zeit, durch den Sandspalt ungehindert an die Oberseite des Kerns zu strömen, und der Strömungswiderstand in horizontaler Richtung ist gering. Daher bilden sich selten Oberflächenporen, einzelne, isolierte Poren können jedoch auftreten. Es gibt also eine kritische Größe für die Bildung von Verstopfungs- oder Oberflächenporen zwischen der Dicke des Bremsscheibenkerns und der Dicke des Sandkerns. Unterschreitet die Dicke des Sandkerns diese kritische Größe, steigt die Wahrscheinlichkeit für Porenbildung deutlich an. Diese kritische Abmessung vergrößert sich mit zunehmendem radialen Durchmesser der Bremsscheibe und abnehmender Dicke des Scheibenkerns. Die Temperatur ist ein wichtiger Faktor, der die Porosität beeinflusst. Das flüssige Eisen tritt durch den inneren Anguss in den Formhohlraum ein, umgeht beim Füllen der Scheibe den mittleren Kern und trifft auf den gegenüberliegenden Teil der Scheibe. Aufgrund des relativ langen Prozesses sinkt die Temperatur stärker, und die Viskosität steigt entsprechend an. Dadurch ist die Zeit, in der die Blasen aufsteigen und entweichen können, kurz, und das flüssige Eisen erstarrt, bevor das Gas vollständig entwichen ist. Dies begünstigt die Bildung von Poren. Daher kann die Zeit, in der die Blasen aufsteigen und entweichen können, verlängert werden, indem die Temperatur des flüssigen Eisens auf der dem inneren Anguss gegenüberliegenden Seite der Scheibe erhöht wird.
