1. Allgemeines

Guss spielt im Bauwesen zwar nicht die gleiche Rolle wie zum Beispiel Walzprofile oder Stahlrohre, jedoch wird Guss für spezielle Anwendungen nach wie vor ver-

wendet. Er erlebt in einigen Bereichen zur Zeit sogar eine gewisse Renaissance (Abb. 1, 3).

Abb. 1: Knoten aus Guss, kombiniert mit Zugstreben aus Stahl, prägen das Bild des BESISTA-Bausystems (1991 mit dem Deutschen Verzinkerpreis ausgezeichnet)

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).  

Abb. 2: Oberflächenfehler bei der Erstellung (hier Rückstände von Formsand) können Verzinkungsfehler auslösen

2. Unterscheidung

Gusseisenwerkstoffe sind Eisen-Kohlenstoff-Verbindungen mit einem C-Gehalt, der in der Regel über 2% liegt. Im allgemeinen liegendie Silicium und Phosphor-

gehalte 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 würden, 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 Temper-

guss im Bereich von folgenden Werten:

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 wei-

ßer 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 Feuerver-

zinken gespachtelt, führen diese Spachtelstellen zu Verzinkungsfehlern.

Abb. 3: Feuerverzinktes Maschinenteil aus Stahlguss

4. Konstruktion

Kleine und einfach geformte Gussteile (z.B. Klemmstücke, Hebel, Hülsen usw.) sind problemlos zu verzinken, wenn Gusswerkstoff und Oberflächen-beschaffenheit 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 kom-

biniert sind (z.B. Seilrolle mit massiver Nabe und filigranen Speichen), können Schäden entstehen.

Die in der Regel rauere Oberfläche von Gussteilen kann dazu führen, dass auf ihnen dickere Zinküberzüge entstehen als auf vergleichbaren Stahlteilen.