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2025-02-01T10:17:43Z

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[[Datei:Schwiriss klm.jpg|mini|200px| [[Trockenrisse (Holz)|Schwindungsrisse]] in Holz]]
'''Schwindung''' ist die [[Volumen]]<nowiki/>verringerung eines [[Werkstoff|Materials]] oder [[Werkstück]]es, ohne dass Material entfernt oder Druck ausgeübt wird. In manchen Zusammenhängen spricht man auch von ''[[Kontraktion]]''. Schwindung erfolgt durch [[Trocknung]], [[Abkühlung]] oder chemische bzw. physikalische Umbauprozesse im Material. Ebenso wie Schwindung durch Abkühlung ist die Schwindung durch Trocknung oft reversibel (umkehrbar), das Material kann also auch wieder [[quellen]].<br />
Wenn sich ein dreidimensionaler Hohlkörper wie ein [[Luftballon]], ein [[Fahrradschlauch]] oder auch ein [[Schrumpfschlauch]] verkleinert, ohne dass sich dabei das Volumen des Rohmaterials verringert, wird dies demgegenüber als [[Schrumpfung (Werkstoffkunde)|''Schrumpfung'']] bezeichnet. Beide Vorgänge führen zum mechanischen [[Verzug (Mechanik)|Verzug]] eines Werkstücks.

Eine [[Kennzahl|Kenngröße]] für die Schwindung ist das [[Schwindmaß (Holz)|''Schwindmaß'' bei Holz]] sowie beim [[Schwinden (Metallguss)|Metallguss]].

Je nach Materialstruktur kann Schwindung auch [[anisotrop]], also in verschiedenen Richtungen unterschiedlich groß sein (z. B. [[Holz]] während der Trocknung).

Ist die Schwindung [[inhomogen]], also ungleichmäßig an verschiedenen Stellen (z. B. bei Kühlung oder Trocknung von außen nach innen), so entstehen [[Eigenspannung|Eigenspannungen]] im Material. Hierdurch können folgende Effekte hervorgerufen werden:
* Bei nur geringfügig inhomogener Schwindung (keine zu schnelle Abkühlung oder Trocknung) können die Eigenspannungen unkritisch sein und im Falle von [[Isotropie|isotroper]] Schwindung im vollständig ausgekühlten oder getrockneten Werkstück auch wieder verschwinden (temporäre Spannungen).
* Wenn die auftretenden [[Mechanische Spannung|Zugspannungen]] die [[Zugfestigkeit]] des Materials übersteigen, so werden diese durch Bildung von ''[[Schwindriss]]en'' abgebaut, typisch etwa beim [[Schwinden (Beton)|Schwinden von Beton]]. Schwundrisse in Holz sowie in tonigen Böden bezeichnet man auch als ''Trockenrisse'', siehe ''[[Trockenriss (Holz)]]'' und ''[[Trockenriss (Sediment)]]''.
* Bei [[Duktilität|duktilem]] Material, insbesondere [[Metalle|Metall]], können Eigenspannungen oberhalb der [[Streckgrenze]] ohne Rissbildung abgebaut werden, dies führt jedoch zu [[Thermische Spannung (Mechanik)#Latente thermische Spannungen|latenten Spannungen]] nach Beendigung des Schwindens und oft zum Verzug des Werkstücks.
* Bei vielen Materialien hängt das Schwindmaß von der Geschwindigkeit der Abkühlung aus dem flüssigen Zustand ab. Bei zu schneller Erstarrung von flüssigem Metall etwa können sich die Atome nicht zu einem Kristallgitter anordnen, wodurch das Material weniger schwindet. Im Inneren des Materials verläuft die Abkühlung hingegen langsamer, so dass [[Kristallisation]] und Schwindung dort in gewöhnlichem Maß stattfinden können. Daraus ergeben sich Zugspannungen im Inneren des Materials und Druckspannungen an der Oberfläche. Dieser Effekt wird auch zur Herstellung von [[Einscheiben-Sicherheitsglas]] genutzt, das temperatur-, schlag- und stoßfester ist als gewöhnliches Glas.

== Schwindung beim Gießen ==

{{Hauptartikel|Schwinden (Metallguss)}}

Nach dem [[Gießen (Metall)|Gießen]] verkleinern sich Werkstücke beim Abkühlen aufgrund der Volumenänderung bei der [[Kristallisation]] und der [[Wärmeschrumpfung]] um einen bestimmten Prozentsatz ihres [[Volumen]]s, eine Schwindung findet statt. Dieser Wert ist je nach Material verschieden und wird bei der Urformwerkzeugherstellung ([[Modellbau #Modellbau für Gießereien|Modellbau]]) bereits mit berücksichtigt (siehe Werte der folgenden Tabelle).

Die Schwindung erfolgt nach Erreichen der [[Solidustemperatur]] von Metall[[legierung]]en bis Raumtemperatur. Dabei bestimmt in der Praxis nicht nur das Material, sondern auch dessen Geometrie den exakten Wert der Schwindung (Schwindungsbehinderung). So schwinden z. B. Stahlgussstücke unter praktischen Gießbedingungen in einem Bereich von 1 bis 3 %.

Die Längsschwindung beträgt bei:
{| class="wikitable"
|-
|'''Gusswerkstoff '''
|'''Schwindmaß in %'''
|-
|[[Gusseisen]] mit Lamellengraphit
|1 %
|-
|[[Gusseisen mit Kugelgraphit]]
|0,5 % – 1,2 %
|-
|Weißer [[Temperguss]]
|1,6 %
|-
|Schwarzer [[Temperguss]]
|0,5 %
|-
|[[Aluminium]]
|1,25 %
|-
|[[Kupfer]]
|1,9 %
|-
|[[Messing]], [[Bronze]]
|1,5 %
|-
|[[Stahlguss]]
|2 %
|-
|[[Kunststoff]]
|stark abhängig von Kunststofftyp und Verarbeitungsbedingungen – daher können keine absoluten Werte angegeben werden. Die Schwindung von Kunststoffen ist jedoch meist wesentlich höher als die von Metallen. Zumindest bei [[teilkristallin]]en Kunststoffen ([[Polypropylen|PP]], [[Polyethylen|PE]],..) entsteht die Schwindung durch eine zunehmende [[Kristallisation]], die lokal die Dichte erhöht; das Fehlen des Volumens bei gleicher Gestalt wird dann als Schwindung bezeichnet. [[Amorph]]e Kunststoffe wie z. B. [[Polycarbonat]] haben eine niedrigere Schwindung von 0,6–0,8 %.
|-
|[[Keramik]]
|Auch in der Keramik bezeichnet man die Schrumpfung eines Werkstücks als Schwindung. Hierbei unterscheidet man zwischen der Schwindung bei der Trocknung, die durch die [[Verdunstung]] von Wasser entsteht, und der Schwindung beim [[Keramik#Der Brennprozess|Brand]]. Die Schwindung kann Werte von über 10 % erreichen.
|}

Die [[Gussform]]en für die Werkstücke müssen je nach vergossenem Material um den Schwindungswert ''größer'' gebaut werden, um man am Ende ein passgenaues Werkstück zu erhalten. Im Formenbau werden dafür [[Messwerkzeug]]e verwendet, die den Schwundfaktor bereits berücksichtigen. So ist beispielsweise ein Metermaß im Formenbau einer Stahlgießerei 102 cm lang und in 100 [[Teilstrich]]e à nominell 1 cm (real 1,02 cm) bzw. in 1000 Teilstriche à nominell 1 mm (real 1,02 mm) aufgeteilt.

Definition:

:<math>\begin{align}
Schwindung \; bzw. \; Schwindmass & = \frac{L_F - L_{Wk}}{L_F} \cdot 100 %\\
& = \left( 1 - \frac{L_{Wk}}{L_F} \right) \cdot 100 %
\end{align}</math>

mit
* Maß <math>L_F</math> an der Form
* Maß <math>L_{Wk}</math> am kalten Werkstück.

== Schwindung bei Gießharzen ==
[[Gießharz]]e sollten beim Aushärten möglichst wenig schwinden, da sonst auf eingegossene Objekte [[Druckspannung]]en wirken und auf angrenzende Körper [[Scherspannung]]en, die zum Verlust der [[Adhäsion|Haftung]] führen können. Geraten [[Magnetkern]]e unter Druckspannung, so können sich ihre magnetischen Eigenschaften ändern. Um dies zu vermeiden, können sie mit einer elastischen Umhüllung versehen werden.

Die Schwindung der Gußmasse verringert sich, wenn [[Füllstoff]]e und Fasern beigemischt werden.

== Sonstiges ==
Im Gegensatz zu Harzen und Kunststoffen lässt sich [[Amalgam]] [[urformen]] bzw. [[umformen]], ohne zu schwinden. [[Zahnfüllung]]en aus Amalgam fielen darum im Allgemeinen seltener heraus, als Kunststofffüllungen.

Nur wenige [[Werkstoff]]e zeigen bei [[Erstarrung]] keine Schwindung, sondern gar eine Volumenzunahme. Dazu gehört neben Wasser beispielsweise spezieller [[Quellmörtel]]. Normalerweise [[Schwinden (Beton)|schwinden Beton und Mörtel]]. Sie können jedoch durch quellende Zusätze schwindungsfrei oder quellend eingestellt werden.<ref>[http://www.baustoffchemie.de/quellzement/ ''Quellzement'']. In: baustoffchemie.de</ref>

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Werkstoffkunde]]
[[Kategorie:Urformen]]
[[Kategorie:Werkstoffeigenschaft]]

[[it:Ritiro del calcestruzzo]]

Schwindung - Versionsgeschichte

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