Das Metallgussverfahren ist eine der wichtigsten Technologien in der Welt der Fertigung. Im Metallguss werden die meisten Metallstrukturen von Maschinen und Geräten hergestellt.
Was ist Metallgießen?
Metallguss ist eine moderne Technik mit einer langen Geschichte. Beim Metallguss werden Metallteile hergestellt, indem geschmolzenes Metall in einen Formhohlraum gegossen wird, wo es abkühlt, bevor es aus der Form entnommen wird. Der Metallguss ist eines der ältesten und einflussreichsten industriellen Verfahren der Geschichte.
Viele Metallgegenstände, die wir täglich benutzen, zeigen, wie Metallguss funktioniert. Beispiele sind Autoteile, Eisenbahnräder, Lampenmasten und Schulbuspedale. Metallgießereien recyceln auch Metall. Das spart Geld bei den Rohstoffen und verringert die Menge an Metallschrott auf den Mülldeponien.
Terminologie des Metallgusses
Der Begriff "Metallguss" wird häufig in Metallbetrieben und in der Industrie verwendet. Sie können das Metallgießverfahren besser verstehen, wenn Sie sich die bei diesem Verfahren verwendete Sprache vergegenwärtigen. Um den Metallguss besser zu verstehen, ist es hilfreich, wenn Sie sich zunächst mit all diesen Begriffen vertraut machen.
Gießen Formgebung
Eine Form ist ein Hohlraum in einem Material, der flüssiges Metall aufnimmt und ein abgekühltes Produkt in der Struktur dieses Hohlraums erzeugt. Gussformen müssen nicht kompliziert sein. Hersteller stellen Metallblöcke wie Brotformen her, indem sie das Metall hineinlegen und abkühlen lassen.
Cope und Drag
Die Oberseite ist die obere Hälfte der Form beim horizontalen Gießen, während die Unterseite die Unterseite ist.
Schwingbock
Der Schwung ist die obere Hälfte der Form beim vertikalen Gießen, während der Stempel die hintere Hälfte ist.
Formkerne
Die typische Konstruktion eines Kerns ist wichtig, wenn eine Form innere Hohlräume oder Löcher haben soll. Die Innenraumbildung ist wie diese Kerne. Die Kerne sind leicht zu warten, wenn sie über das Gussteil hinausragen. Man hält sie mit Kernabdrücken an Ort und Stelle, wie eine Brücke, indem man den Kern zwischen zwei Bänken aufhängt.
Abmessungstoleranz
Die Maßtoleranz ist ein wichtiges Kriterium bei der Auswahl eines Gießverfahrens. Sie bezieht sich auf die zulässige Abweichung von der Größe des Endprodukts.
Oberflächenveredelung
Die Oberflächenbeschaffenheit ist ein weiterer zu berücksichtigender Faktor. Wie körnig, holprig oder rau darf die Oberfläche des Gussteils sein?
Am besten wäre es, wenn Sie einen Ehering nicht aus demselben Material wie eine gusseiserne Pfanne herstellen würden. In diesem Fall verwenden Sie die Maschine, um sehr glatte Metalloberflächen zu erzielen, was zusätzliche Kosten verursacht. Wenn Sie eine glänzende und glatte Oberfläche benötigen, können Sie durch die Wahl eines Gussverfahrens mit einer feineren Oberfläche die Bearbeitungskosten minimieren.
Arten von Metallgießverfahren
In der Welt gibt es Tausende von Metallformern. Das Metallgussverfahren ist ein wichtiger Bestandteil der Fertigung. Es hängt davon ab, wie komplex die Metallstrukturen und Designs sind. Im Folgenden werden wir verschiedene Arten von Metallgussverfahren erörtern.
Wiederverwendbare Formen
Eine wiederverwendbare Metallform ist die typischste Methode zum Füllen der Form durch Schwerkraft, aber Sie können auch Gasdruck oder Vakuum verwenden. Für Hohlkörper eignet sich eine Variante des Schwerkraftgießverfahrens, das sogenannte Slush-Casting.
Aluminium-, Magnesium- und Kupferlegierungen sind gängige Gussmetalle. Zinn-, Blei- und Zinklegierungen sowie Eisen- und Stahllegierungen sind ebenfalls für Graphitformen geeignet.
Wenn der Metallspritzguss beginnt, setzt der Schwerkraftprozess ein. Zunächst wird die Form auf 150-200 °C (300-400 °F) aufgeheizt. Dadurch wird das Fließen des Metalls erleichtert und das Gussteil vor thermischen Schäden geschützt.
Bei der Methode der wiederverwendbaren Formen kommen sechs Techniken zum Einsatz, die auf Formtypen und Gießverfahren basieren.
Dauerhafte Formen
Die Zusammensetzung der Dauerform hat im Vergleich zu dem Metall, mit dem sie gefüllt wird, verschiedene hervorragende Schmelzpunkte. Das Gießen von Metall in einem flüssigen Zustand ohne äußeren Druck ist der wichtigste Schritt in diesem Gießverfahren. Die Arbeiter müssen die Dauerkerne so konstruieren, dass sie sich einfach aus dem fertigen Gussteil entfernen und wiederverwenden lassen.
Im Gießverfahren werden diese Formen manchmal für das Gießen von Eisen und Niedrigtemperatur-Legierungen verwendet. Der häufigste industrielle Arbeitsablauf ist der Einsatz von Drehtischen anstelle von Fließbändern.
Jede Form wandert zur nächsten Station. Hier sind die einzelnen Schritte:
Beschichten Sie die Form.
Setzen Sie die Kerne ein.
Schließen Sie die Form.
Gießen Sie das Material.
Öffnen Sie die Form.
Werfen Sie das Gussteil aus.
Semi-permanente Formen
Semipermanenter Formguss und Dauerformguss unterscheiden sich hauptsächlich durch die Verwendung von Kernen. Beim semipermanenten Formguss können die Kerne austauschbare Sandkerne sein. Sandkerne ermöglichen kompliziertere Kernformen, da sie nicht unversehrt aus dem endgültigen Gussstück gewonnen werden müssen.
Wird ein Loch im Gussteil gelassen, um die Kerne zu entnehmen, können sie auf einem Rütteltisch "ausgeschüttelt" und wie Sand durch eine Sanduhr abgelassen werden. Nur das gegen die Metallform gegossene Teil hat die Toleranz, die Dichte und die ästhetischen Vorteile des Kokillengusses.
Slush-Gießen
Bei diesem Gießverfahren entstehen Hohlkörper, indem das Innere der Form mit Metall bedeckt wird. Dadurch entsteht eine "Haut" aus Metall, und es werden keine Kerne benötigt. Je nachdem, wie schnell das Metall oder ein anderes Material aushärtet, gibt es verschiedene Ansätze für das Slush-Casting.
Bei einer Methode werden winzige Flüssigkeitsmengen in eine Form gegossen und diese gedreht, um das Innere mit Metall zu beschichten. Bei einer anderen Methode kann der Gießer die Form füllen und das überschüssige Material nach Ablauf einer bestimmten Zeit ausgießen. Metalle wie Zink, Aluminium und Zinn werden routinemäßig im Slush-Casting-Verfahren gegossen.
Schleuderguss
Bei diesem Gießverfahren wird eine wassergekühlte Form verwendet. Sie dreht sich schnell um ihre zentrale Achse, während das flüssige Metall hineingegossen wird. Dieses Verfahren wird als Schleuderguss bezeichnet. Das flüssige Metall wird durch die Zentrifugalkraft in einer gleichmäßigen Schicht über die Oberfläche der Form gezogen. Das fertige Gussteil muss gleichmäßige Geometrien um die Drehachse aufweisen, damit dieses Verfahren funktioniert. Daher eignet sich dieses Gießverfahren für Formen, die im Allgemeinen zylindrisch oder kreisförmig sind, wie z. B. Rohre oder Ringe.
Druckguss
Anders als die Schwerkraft regulieren Druckgusstechnologien den Fluss des Metalls in eine Dauerform. Beim Druckguss werden Luft oder Gas, Vakuum, mechanische Kräfte oder Zentrifugalkräfte eingesetzt. Mit diesen Techniken können Gießereien steuern, wie schnell sich eine Form füllt. Die Schwerkraft zieht mit der gleichen Kraft, aber andere Kräfte können sich ändern.
Druckguss
Druckgussmaschinen bestehen aus drei Hauptteilen: einem Becken für geschmolzenes Metall, einer Zwei-Platten-Form und einem Einspritzsystem. Das Einspritzsystem zieht das Material an und drückt es unter Druck in die Form.
Der Druckgießprozess beginnt mit einer offenen Form. Düsen sprühen ein Schmiermittel in die Form, um zu verhindern, dass das Teil festklebt. Bei diesem Verfahren werden die beiden Seiten der Form miteinander versiegelt und die geschlossene Form mit einer Druckdüse eingespritzt. Bevor sich die Form öffnet, gibt sie dem frischen Gussteil Gelegenheit zum Abkühlen. Das neue Gussteil wird mit Hilfe von Auswerferstiften aus der Form gedrückt, und der Prozess beginnt von Neuem.
Verwertbare Formen
Wenn es um das Gießen von Eisenmetallen geht, sind Einwegformtechnologien die offensichtlichen Sieger. Sie sind kostengünstiger, da sie keinen hohen Temperaturen standhalten müssen.
Sandguss
Das am weitesten verbreitete Verfahren für Metallguss ist der Sandguss. Es ist ein dreitausend Jahre altes Verfahren. Der früheste Nachweis für das Gießen in Ton findet sich in China während der Shang-Dynastie (ca. 1600 bis 1046 v. Chr.).
Diese Methode ist aus guten Gründen immer noch beliebt: Sand ist billig, leicht zu finden, flexibel und hitzebeständig.
Durch diesen Vorgang werden die Sandkerne herausgeschüttelt, die sich leicht entfernen lassen, da ein Rütteltisch sie abnehmen kann. Kufen und Anschnitte, die das Metall in den Formhohlraum führen, werden entweder von einem erfahrenen Gießer handgeschnitten oder in die Konstruktion einbezogen.
Muschelformung
Das Muschelgießen ist ein Sandgussverfahren, das engere Maßtoleranzen zulässt. Es ist mit dem Sandgussverfahren vergleichbar, mit dem Unterschied, dass der Sand mit einem Harz vermischt wird.
Über jede Seite des heißen Metallmodells wird eine Mischung aus Sand und Harz gegossen. Diese Mischung schmilzt zu einer Schale und kühlt ab. Sie verbindet die "Schalen" der Form miteinander und wird häufig von einem Sandkolben gehalten.
Diese Schalen ergeben eine hochpräzise Form, da das Harz den Innenflächen zusätzlichen Halt bietet.
Feinguss (Wachsausschmelzverfahren)
Sandguss ist die bei weitem beliebteste Methode des Metallgusses, hat aber einen Nachteil, der sie für einige Anwendungen ungeeignet macht.
Bei diesem Verfahren müssen Sie die Sandgussmodelle aus den von ihnen erzeugten Formen entfernen, was sehr zeitaufwändig sein kann.
Modellbauer müssen die Anforderungen des Modells in jedem Schritt des Gießens bewerten. Dazu gehört die Überprüfung des Verzugsbedarfs, der Trennlinienpositionen, Anschnitte, Speiser und Kerne.
Das Wachsausschmelz-, Feinguss- oder Präzisionsgießverfahren ist eine Alternative zum Sandguss. Es eignet sich für viele Metalle, auch für Eisenlegierungen mit hohem Schmelzpunkt. Mit dieser Methode lassen sich auch einige Probleme bei der Modellherstellung vermeiden, die beim Sandguss auftreten.
Vollform oder Schaumstoff
Bei diesem Gießverfahren wird eine Mischung aus Sand- und Feingussverfahren für den gesamten Form- oder Schaumgussprozess verwendet. Bei der Konstruktion wird jedoch geschäumtes Polystyrol verwendet.
Mit diesem Verfahren kann das geschäumte Modell durch ein Anschnitt- und Kufensystem und die Beseitigung von Zugaben vervollständigt werden.
Dabei kann das Design vor dem Füllen entfernt werden. Bei einigen Schaumstoffen können Sie jedoch einen Teil des Musters in der Form belassen. Das hilft, dass es schnell verdampft, wenn heißes Metall hinzugefügt wird.
Metallgießverfahren
Modellbau - Ein Modell ist ein maßstabsgetreues Modell des Äußeren des Gussteils. Holz, Metall, Kunststoff und Gips sind gängige Materialien für Modelle. Der Modellbau ist der Schlüssel zur Herstellung von Industrieteilen. Genaue Berechnungen sind wichtig, um sicherzustellen, dass die Teile zusammenpassen und richtig funktionieren.
Kernherstellung
Beim Hohlguss wird ein zusätzliches Stück Sand oder Metall (ein so genannter Kern) verwendet, um die innere Form zu formen. Die Kerne sind im Allgemeinen robust, aber zusammenklappbar, so dass sie leicht aus dem endgültigen Gussstück entfernt werden können.
Gießen
Stellen Sie sich vor, wie Sie am Strand in Richtung Wasser gehen, um sich den bisherigen Verlauf des Metallgusses vorzustellen. Betrachten Sie einen Fußabdruck, den Sie im feuchten Sand hinterlassen haben.
Der Kern wäre Ihr Fuß, und der Sandabdruck wäre ein Abdruck Ihres Fußes. Das Abformen ist ein mehrstufiges Verfahren, bei dem mit Formsand ein Abdruck um das Design herum erstellt wird.
Ein Formkasten ist ein Rahmen, der eine Form während des Gießens hält. Grünsand, auch bekannt als Formsand, wird nicht um das Design im Formkasten herum verteilt. Metall-Sandguss ist der Begriff für dieses Verfahren. Nach dem festen Verdichten des Sandes kann das Design verschwinden, aber der Guss bleibt erhalten.
Außerdem entsteht eine zweiteilige, unzerstörbare Metallform. Diese Form kann wiederholt identische Teile für industrielle Zwecke gießen.
Schmelzen und Gießen von geschmolzenem Metall
Nach dem Erhitzen des Metalls wird es in das Formloch gegossen und härtet aus. Nachdem das Gussteil geformt ist, erfolgt das Ausdrücken. In diesem Moment wird die Form gerüttelt, um den Sand aus dem Gussteil zu entfernen.
Unsere Two-Mass Shakeouts arbeiten präzise und effektiv. Dies trägt dazu bei, den Produktionsausstoß in industriellen Umgebungen hoch zu halten.
In der Regel wird der abgeschiedene Sand aufgefangen, abgekühlt und zur Verwendung in nachfolgenden Gussstücken wiederverwendet. Der VIBRA-DRUM® Sand Casting Conditioner verbessert die Trennung von Sand und Gussteilen. Er kühlt Sand und Gussstücke, leitet Feuchtigkeit ab und schützt die Gussstücke vor Beschädigungen. Das Ergebnis ist ein sauberer Metallguss und Sand, der für die Restaurierung bereit ist.
Reinigung
In dieser Phase wird das gegossene Metallstück aus der Form genommen und in dieser letzten Phase geputzt. Danach wird das Objekt von jeglichem Formmaterial gereinigt und die beim Putzen entstandenen rauen Kanten werden beseitigt.
Gießverfahren im Vergleich
Es ist von Vorteil, sich mit den Herstellern zu beraten, um die kostengünstigste Art und Weise des Gießens eines Projekts zu bestimmen. Normalerweise werden Eisenmetalle mit Einwegformen gegossen. Für Nichteisenmetalle gibt es mehr Möglichkeiten, aber es gibt auch Ausnahmen von dieser Regel.
Wenn Sie die Anforderungen des Projekts kennen, können Sie die beste Gussmethode wählen. Muss das Design exakt in der Größe sein? Wie dünn sollen die Wände sein? Welche Größe und welches Gewicht soll das fertige Gussteil haben? Wie sieht es mit der Oberflächenbeschaffenheit aus?
Die Kenntnis der Antworten auf diese Fragen kann einem intelligenten Designer helfen. So können sie ihr Produkt während des Gießprozesses verstehen und steuern. Auf diese Weise können sie die beste und kostengünstigste Methode für die Aufgabe wählen.
Sommerlich
Die meisten mechanischen Geräte, die wir heute benutzen, wie z. B. Fahrzeuge und Waschmaschinen, sind auf Metallguss für ihre Metallteile angewiesen.
Die Metallgusstechnik erreicht heute eine hohe Genauigkeit und enge Toleranzen. Zu verdanken ist dies der computergestützten Konstruktion und modernen Methoden zur Herstellung komplexer Kerne und Formen. Daher unterscheiden sich die heutigen Metallgusserzeugnisse stark von denen, die vor 100 Jahren hergestellt wurden. Der Metallguss in der heutigen Zeit ist ein Beispiel für Innovation.
Daher glauben wir, dass dieser Artikel für Sie das umfassendste Nachschlagewerk über Metallgussverfahren sein wird.