Leitfaden zu Gießverfahren und Metallformung

Grundlagen der Gießtechnik

Ein zu hoher Prozentsatz an Dampfvolumen in der Form erhöht das Risiko von Lunkern und Poren.

Formverfahren

Handformen: Wie der Name vermuten lässt, werden alle Operationen manuell durchgeführt. Dies erfordert hoch qualifiziertes Personal und eignet sich nur für eine sehr kleine Anzahl von Stücken oder sehr komplizierte Teile, die mit anderen Methoden nicht herstellbar sind.

Mechanische Formen

In Gießereien mit großer Serienfertigung werden manuelle Methoden durch mechanische Formgebung ersetzt. Die Vorteile sind:

• Kein hoch qualifiziertes Personal erforderlich.
• Rationalerer Einsatz von Fachpersonal.
• Schnellere Einarbeitung der Bediener im Vergleich zum Handformen.
• Präzise und schnelle Fertigung komplizierter Stücke.
• Möglichkeit, sehr dünne Stücke zu gießen.
• Gleichmäßigere Kompaktheit und höhere Festigkeit der Formen.
• Erleichtertes Entformen, was Reparaturkosten spart.
• Verringerung der Fehlerquote und verbesserte Qualität.

Metallgießformen

Metallformen, auch Schalen genannt, ersetzen vorteilhaft den Sand bei großen Serien. Sie bestehen aus zwei Hauptteilen: einem Gusskörper, der die äußere Form vorgibt, und Kernen für Hohlräume, die metallisch oder aus Sand sein können.

Das bevorzugte Material für den Gusskörper ist feinkörniges Gusseisen. Eine gut gefertigte Schale hält oft 20.000 bis 40.000 Güsse aus.

Vorteile des Druckgusses

• Höhere Maßgenauigkeit im Vergleich zu Sandformen.
• Geringere lineare Schrumpfung.
• Weniger Platzbedarf und Materialaufwand.
• Kosteneffizient bei Serien über 1.000 Stück.

Nachteile

• Hohe Kosten für Schalen und Zubehör.
• Hoher Zeit- und Kostenaufwand bei der Entwicklung.

Druckgießen

Im Gegensatz zum Kokillengießen wird das Metall unter Druck in die Form gepresst. Dies ermöglicht eine schnelle Befüllung und die Wiedergabe feinster Details. Die Metallstruktur ist feinkörnig und weist sehr hohe mechanische Eigenschaften auf.

Besondere Gießverfahren

Maskenform

Hierbei wird eine dünne Hülle aus Quarzsand mit duroplastischen Kunstharzen auf einer beheizten Metallplatte gebildet. Der Prozess umfasst:

• Heizen der Modellplatte auf 200 °C.
• Auftragen eines Silikon-Trennmittels.
• Sandbeschichtung durch Schwerkraft.
• Aushärten der Schale im Ofen bei 350–450 °C für 2 Minuten.

Wachsausschmelzverfahren

Dieses Verfahren eignet sich für Kleinteile mit exzellenter Oberflächengüte:

• Erstellung eines Wachsmodells.
• Beschichtung mit Gips und Quarzsand.
• Ausschmelzen des Wachses im Ofen, um die Gussform zu erhalten.

Typische Anwendungen sind chirurgische Instrumente, Turbinenschaufeln und Präzisionsteile.

Gießbarkeit und Inspektion

Die Gießbarkeit beschreibt die Fähigkeit einer Legierung, den Formhohlraum vollständig auszufüllen. Zur Qualitätssicherung dienen:

• Sichtprüfung und Maßkontrolle.
• Klangprüfung (Hammer-Test).
• Zerstörungsfreie Prüfungen (Röntgen, Ultraschall, Magnetpulver).
• Metallographische und mechanische Tests.
• Chemische Analyse und Oberflächenprüfung.

Präzisionsindustrie und Messtechnik

Die industrielle Entwicklung basiert auf der Austauschbarkeit von Bauteilen. Dies erfordert strenge Qualitätskontrollen und den Einsatz von Metrologie, um Toleranzen einzuhalten und die Serienproduktion zu standardisieren.

Formgebung durch Gießen

Das Gießen ist ein zentrales Fertigungsverfahren für komplexe Bauteile wie Motorblöcke. Es ermöglicht die Verarbeitung von Metallen, die schwer verformbar oder schweißbar sind, wie Grauguss.

Grundlegende Operationen

1. Fusionskontrolle: Schmelzen in geeigneten Öfen unter Einhaltung optimaler Temperaturen.
2. Molding und Entformen: Vorbereitung der Form mittels Modell, Abguss und anschließendes Strippen.
3. Endbearbeitung: Reinigung der Gussteile und Entfernung von Angusskanälen.

Sandguss und Materialien

Sandguss ist das älteste und am weitesten verbreitete Verfahren. Als Formmaterial dienen silikathaltige Sande. Für höhere Stabilitäten bei hohen Temperaturen werden Spezial-Sande wie Olivin, Chromit oder Zirkon verwendet. Der Wassergehalt im Sand sollte idealerweise zwischen 5 und 7 % liegen, um die mechanische Festigkeit der Form zu gewährleisten.