Das Metallgießverfahren erklärt

Was ist Metallgießen?

Metallgießen ist ein modernes Verfahren mit uralten Wurzeln. Beim Metallguss werden Metallformen geformt, indem geschmolzenes Metall in einen Formhohlraum gegossen wird, wo es abkühlt und später aus der Form entnommen wird. Der Metallguss ist wohl das älteste und einflussreichste industrielle Verfahren der Geschichte. Es wird zur Herstellung vieler Metallgegenstände des täglichen Lebens verwendet: Autoteile, Eisenbahnräder, Laternenpfähle, Schulbuspedale und vieles mehr. Außerdem nutzen Metallgießereien das Metallrecycling als kosteneffiziente Rohstoffquelle, wodurch die Menge an Metallschrott, die auf Mülldeponien landen könnte, erheblich reduziert wird.

Die Geschichte des Metallgusses

Der älteste bekannte Metallguss ist der eines Kupferfrosches, der vermutlich 3200 v. Chr. in Mesopotamien hergestellt wurde, als Kupfer ein beliebtes Material war. Später, um 2000 v. Chr., wurde das Eisen entdeckt. Aber erst um 700 v. Chr. wurde in China die erste Produktion von Gusseisen entwickelt. Interessanterweise wurde 645 v. Chr. in China auch das Sandgussverfahren für Metalle erfunden.

Das Tiegelverfahren, eine Technik zur Herstellung von Fein- oder Werkzeugstahl, tauchte seit dem frühen ersten Jahrtausend n. Chr. an verschiedenen Orten rund um den Globus auf und verschwand wieder. Jahrtausends n. Chr. an verschiedenen Orten der Welt auf und verschwand wieder. Zuerst tauchte die Technik in Indien und Zentralasien auf, bis sie um 800 n. Chr. in Nordeuropa zur Herstellung von Wikingerschwertern verwendet wurde. Die Technik tauchte erst 1750 wieder auf, als Benjamin Huntsman sie in England neu erfand. Huntsman erhitzte kleine Stücke Kohlenstoffstahl in einem geschlossenen Tiegel, einem Keramikgefäß mit feuerfesten Eigenschaften, das großer Hitze standhalten kann. Huntsman erreichte eine Temperatur, die hoch genug war, um zum ersten Mal Stahl zu schmelzen.

Im Laufe der letzten Jahrtausende hat sich das Gießen von Metallen zu brauchbaren Gegenständen weiterentwickelt, um genauer und automatisierter zu werden, aber der Prozess ist im Kern gleich geblieben. Innovationen in der Automatisierung von Gießereiprozessen wie die VIBRA-DRUM®-Sandgießanlage von General Kinematics haben die Verarbeitung großer Mengen von Gussteilen erleichtert und die Qualität der Gussteile verbessert. Die Maschine ist revolutionär in ihrer großvolumigen Form- und Sandverarbeitung für Gießereianwendungen.

Der Metallgussprozess

  1. Modellbau – Ein Modell ist eine Nachbildung des Äußeren des Gussteils. Modelle werden normalerweise aus Holz, Metall, Kunststoff oder Gips hergestellt. Der Modellbau ist unglaublich wichtig für die industrielle Teilefertigung, wo genaue Berechnungen erforderlich sind, damit die Teile zusammenpassen und funktionieren.
  2. Kernherstellung – Wenn ein Gussteil hohl ist, formt ein zusätzliches Stück Sand oder Metall (ein so genannter Kern) die innere Form, um es hohl zu machen. Kerne sind in der Regel stark, aber zusammenklappbar, so dass sie leicht aus dem fertigen Gussstück entfernt werden können.
  3. Formen – Um sich den Metallgussprozess zu vergegenwärtigen, stellen Sie sich vor, Sie gehen am Strand in Richtung Meer. Betrachte einen Fußabdruck, den du im nassen Sand hinterlässt. Ihr Fuß wäre der Kern, und der Abdruck, der im Sand hinterlassen wird, ist eine Form von Ihrem Fuß. Das Gießen ist ein mehrstufiger Prozess, bei dem mit Hilfe von Formsand ein Abdruck um das Modell herum geformt wird. Beim Gießen befindet sich die Form in einem Rahmen, der Küvette genannt wird. Grüner Sand, auch Formsand genannt, wird um das Modell herum in die Küvette gefüllt. Dies wird als Metallsandguss bezeichnet. Sobald der Sand fest verpackt ist, kann das Modell entfernt werden, und der Guss bleibt erhalten. Alternativ kann eine zweiteilige, unzerstörbare Metallform hergestellt werden, so dass die Form wiederholt verwendet werden kann, um identische Teile für industrielle Anwendungen zu gießen.
  4. Schmelzen und Gießen von geschmolzenem Metall – Nachdem das Metall geschmolzen ist, wird es in den Hohlraum der Form gegossen und erstarrt dort. Nach dem Erstarren beginnt der Ausformungsprozess: Die Formen werden gerüttelt, um den Sand aus dem Gussteil zu entfernen. In industriellen Anwendungen sorgen Geräte wie unsere Zwei-Massen-Schüttelmaschinen für eine hohe Produktionsleistung, da sie effizient und reibungslos arbeiten. Der entfernte Sand wird in der Regel aufgefangen, gekühlt und für den erneuten Einsatz in zukünftigen Gussstücken wiederverwendet. Der VIBRA-DRUM® Sandgusskonditionierer verbessert diesen Prozess der Sandtrennung von den Gussteilen, indem er den Sand und die Gussteile entfernt und kühlt und die Feuchtigkeit verdampft, während er gleichzeitig die Gussteilbeschädigung mindert, die an diesem Punkt des Prozesses üblich ist. Das Endergebnis ist ein sauberer Guss und Sand, der für den Rückgewinnungsprozess bereit ist.
  5. Reinigung – In diesem letzten Schritt wird das gegossene Metallobjekt aus der Form genommen und anschließend geputzt. Während des Putzens wird das Objekt von jeglichem Formmaterial gereinigt und raue Kanten werden entfernt.

Modern Day Castings

Heute werden fast alle mechanischen Geräte, die wir benutzen, vom Auto bis zur Waschmaschine, aus Metallteilen hergestellt, die im Gussverfahren erzeugt wurden. Der Unterschied zwischen den heutigen Metallgussprodukten und denen, die noch vor 100 Jahren hergestellt wurden, liegt in der Präzision und den Toleranzen, die durch den computergestützten, automatisierten Entwurfsprozess und die modernen Methoden zur Herstellung der detaillierten Kerne und Formen erreicht werden können. Der moderne Metallguss steht für Innovation bei der Arbeit.

Im Laufe der Jahrhunderte wurden verschiedene Kombinationen von Rohstoffen entwickelt, um verschiedene Metallarten herzustellen. Einige Gussprodukte werden in Motoren verwendet, die eine hohe Toleranz gegenüber Hitze und Kälte erfordern. Rohre aus Gusseisen müssen korrosionsbeständig sein und hohen Drücken standhalten. Andere Gussteile müssen leicht, aber haltbar sein. Bei vielen Anwendungen sind die Teile so konstruiert, dass sie eine genaue Toleranz zwischen Ausdehnung und Kontraktion aufweisen.

Andere Gussverfahren sind Gipsguss, Druckguss und Feinguss. Beim Gipsguss wird der Sand einfach durch eine Gipsform ersetzt.

Der Druckguss erfordert zwei große, bewegliche Nichteisenmetallteile, die unter hohem Druck zusammengepresst werden. Geschmolzenes Metall wird in die Form gespritzt, und die Metallteile werden nach dem Aushärten getrennt.

Der Prozess des Feingusses beginnt mit dem Füllen einer Form mit Wachs. Sobald das Wachs aushärtet, wird es mehrfach mit einem keramischen Material überzogen. Diese wird erhitzt, bis das Wachs schmilzt und die Keramikform übrig bleibt. Die Form wird mit geschmolzenem Metall gefüllt, abgekühlt, und dann wird das keramische Material abgebrochen.

Stolz darauf, der Gießereiindustrie zu dienen

General Kinematics ist stolz darauf, ein führender Hersteller von automatisierten Schwingungsbearbeitungsanlagen zu sein, der seit fast 60 Jahren Innovationen für die Gießereiindustrie entwickelt hat. Wenn Sie mehr über die Gießereianlagen von General Kinematics erfahren möchten, nehmen Sie noch heute Kontakt mit uns auf!

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