metallstatisch

Der metallostatische Druck ist der hydrostatische Druck, den das Gewicht von flüssigem Metall in einem Behälter, einer Schmelze oder einer Gussform ausübt. Er wirkt senkrecht nach unten von der Metalloberfläche und nimmt mit der Tiefe nach der Formel P = ρgh zu, wobei ρ die Dichte des flüssigen Metalls, g die Gravitationsbeschleunigung und h der vertikale Abstand unter der Oberfläche ist. Bei Stahl mit einer Dichte von etwa 7.000 kg/m³ im flüssigen Zustand erzeugt eine einen Meter tiefe Säule am Boden ungefähr 70 Kilopascal Druck.

Bei Gussoperationen treibt der metallostatische Druck das Metall in Hohlräume der Form und durch Speisungssysteme. Die Höhe des Metalls über einer Gießöffnung oder einem Speiser bestimmt, wie kraftvoll die Flüssigkeit diesen Bereich füllt. Deshalb werden Speiser im Sandguss über dem eigentlichen Gussteil positioniert, und deshalb muss der metallostatische Stau während der Erstarrung über kritischen Bereichen aufrechterhalten werden, um Lunkerporenbildung zu verhindern. Der Druck beeinflusst auch die Metallfließgeschwindigkeit durch Läufer und Gießöffnungen, die Gießereifachleute und Ingenieure berechnen, um Füllgeschwindigkeit und Formwandverschleiß zu steuern.

Messung und Regelung

Der metallostatische Druck wird mit Druckaufnehmern gemessen, die in die Formwand oder den Behälter in bekannten Tiefen eingeführt werden. Diese Messwerte zeigen, ob der Metallspiegel stabil ist, ob die Form gleichmäßig gefüllt wird und ob sich während der Erstarrung Vakuumbedingungen bilden. Bei der Stranggussverarbeitung von Stahl verhindert die Aufrechterhaltung eines gleichmäßigen metallostatischen Drucks Durchbruch (wenn flüssiges Metall die erstarrende Schale durchbricht) und sichert, dass der Formenpulverfilm stabil bleibt.

Der Begriff kommt am häufigsten in der Gussmetallurgie-Literatur und in Berechnungen zum Entwurf von Gießereien vor. Er unterscheidet sich vom ferrostatischen Druck, der manchmal synonym verwendet wird, sich aber genauer speziell auf Eisen oder Stahl bezieht. Metallostatisches Stau ist der entsprechende Begriff für die vertikale Höhe von flüssigem Metall, die den Druck erzeugt; ein Gießereifachmann könnte sagen: "Wir brauchen hier drei Fuß metallostatisches Stau, um die Oberkokille richtig zu füllen." Das Konzept ist so grundlegend, dass es die gesamte Geometrie von Gießsystemen, Ofentiefe und Speiserpositionierung bestimmt.