Dieser Artikel ist für diejenigen Personen bestimmt, welche zum ersten Mal mit der Notwendigkeit die Gussteile aus Metall zu tun hatten.

 

Die Tatsache ist, dass man einen und derselben Teil oder ein Los von Teilen versuchen kann durch jede beliebige bekannte Metallgussmethode herzustellen. Der Unterschied besteht ausschließlic darin, dass indem man diese Teile durch verschiedene Methoden gießt, werden wir verschiedene Gussteile je nach der Qualität, Wert und Zeitaufwand für den Gussprozess erhalten. Es gibt ausreichend von Variationen hier, man kann qualitativ hochwertige gewinnen, jedoch dabei ziemlich teure Teile, hier können noch mehr teure und dabei nicht ganz zufriedenstelle je nach der Qualität auftreten, sie können von der mittleren Qualität nach dem angemessenen Preis sein, allerdings kann man hier richtig eine Gussart auswählen und einen hochwertigen Teil gewinnen, indem man dafür eine minimale Menge von Geld und Zeit verbraucht. Auf diese Weise würde unser Ziel darin bestehen, um eine richtige Gussart auszuwählen und dann einen kostengünstigen und hochwertigen Gussteil zu gewinnen. Wie würden wir dies vornehmen? Ich habe hier den folgenden Plan. Es ist hier zuerst notwendig auseinanderzusetzen, welche überhaupt Gussarten bestehen. Und alsdann muss man die Kriterien in Hinsicht auf die Teile feststellen, demnach können wir schon eine Metallgussart bestimmen, welche am besten für die Erreichung unseres Hauptzieles geeignet wäre – Gewinn eines hochwertigen Gussteiles beim minimalen Geldverbrauch.

 

Folglich wollen wir nun vom einfachen zum komplexen übergehen und dabei mit allen uns zugänglichen Varianten im “Menü“ der Gussproduktion vertraut machen.

1. Die erste Art vom Metallguss, welche von uns behandelt wird, ist der Sandguss.

 

Entscheidend bei diesem Prozess ist die Tatsache, dass die Formen einmalig auftreten, d.h. jede derartige Form kann nur einmal verwendet werden, danach wird sie zerstört und für den nächsten Gussteil ist es erforderlich eine nächste Form zu fertigen. Und dies ist nun derart nicht so ein schneller Prozess, welcher dabei ziemlich mühsam ist. Die Sandgussformen werden erzeugt, indem man die Formenmischungen (auf der Grundlage vom Quarzsand, Ton und Hilfsmaterialien) nach dem Werkteilmodell (üblicherweise aus Holz gefertigt) im Formkasten abdichtet.  Bis zur Verdichtung der Formenmischung wird auf dem Modell innerhalb des Formenkastens ein Eingussystem eingesetzt (worüber die geschmolzene Legierung einströmt und die Gase abgeführt werden) sowie die Stabe (welche für den Gewinn von den Öffnungen im Gussteil verwendet werden). Diese Gussart kann ziemlich gut automatisiert werden oder nicht ganz automatisiert werden, allerdings das Wesen bleibt dasselbe – dies wird für die Erreichung von den einmaligen Exemplaren der Gussteile verwendet.  Eine Form ist ein Gussteil.

Die Vorteile dieser Gussart sehen folgenderweise aus: Möglichkeit  die Werkteile von den verschiedenartigen Formen und der Masse zu erreichen.

Die Nachteile sind: eine geringe Genauigkeit  der zu gewonnenen Gussteile, eine niedrige Oberflächenqualität sowie eine hohe Arbeitsaufwendigkeit des Prozesses.

2. Kokillenguss (Gravitationsguss)

 

Der Grund des Prozesses sieht genauso aus wie beim vorherigen behandelten Beispiel. Deshalb wollen wir nun auf die Unterschiede eingehen! Die Gussform stellt nicht als einmalig verwendbar und zerstörbar dar, sondern sie ist mehrmalig verwendbar und dabei unzerstörbar. Dementsprechend besitzt sie als eine Gussart eine geringere Arbeitsaufwendigkeit des Prozesses (es ist nicht notwendig wieder und wieder nach der Erzeugung des vorherigen Gussteiles die Kokille fertigen zu lassen). In der Regel werden die Kokillen aus Metall gefertigt. Da die Kokille metallisch ist, so besitzt sie eine große Festigkeit, Wärmekapazität, Wärmeleitfähigkeit und sie hat praktisch keine Gasdurchlässigleit. Dadurch hat sie in Hinsicht auf die Gussteilqualität folgende Vorteile: eine große Genauigkeit von den Abmessungen sowie eine geringe Oberflächenrauheit.

 

Der Kokillenguss wird für die Giesserei von den praktisch allen Metalllegierungen verwendet:  Gusseisen, Stahl und den Nichteisenmetalle und deren Legierungen (Aluminium, Kupfer und Magnesium). Aus Gusseisen und Stahl werden die Gussteile von den einfachen und mittleren Formen mit den mittleren und dicken Wänden gewonnen.

 

Bei den Kokillen ist es kompliziert oder unzweckmäßig die Gussteile mit einer entwickelten Oberfläche, mit einer komplizierten Form, mit einem scharfen Gefälle der Wanddicke, mit den scharfen Winkeln oder langen vorstehenden Teilen zu gewinnen. Im Zusammenhang damit, dass die Kosten für die Kokillenfertigung und die Werkzeuge beträchtlich den Wert des Werkteiles selbst  übersteigen, so würde diese Gussart für  die Erreichung von den einzelnen Gussteilen nicht geeignet sein. So lohnt es sich hier die Produktion von den Werkteilen mit der Ausnutzung vom Kokillenguss nur dann einzusetzen, wenn eine minimale Menge vom Los 50 Einheiten und mehr (in Abhängigkeit von deren Masse) überschreitet.

3. Feinguss

Zur Kürze und zum besseren Verständnis werden wir auf die Unterschiede und Gemeinsamkeiten der bereits behandelten Gussarten eingehen. Der Hauptunterschied dieser Gussart von den vorherigen ist die Möglichkeit eine beliebige, nach Belieben komplizierte Form und eine entwickelte Außenoberfläche des Gussteiles zu gewinnen. Dabei besitzt der Gussteil eine hohe Genauigkeit und eine niedrige Rauheit. Durch diese Gussart kann man die Gussteile von den wenigen Gramm (beispielweise, Schmuck) bis zu Dutzend Kilogramm gewinnen.

 

Der Gussprozess wird wie folgt beschrieben. Zuerst wird ein sehr genaues Werkteilmodell gefertigt, mit dessen dann weiter die Druckgussform hergestellt wird, um danach eine Menge von den Modellen aus dem niedrig schmelzbaren Material erzeugen zu lassen. Jedes von den derartigen leicht schmelzbaren Modellen wird für den Gewinn nur von einem Gussteil aus Metall verbraucht. Diese geschmolzenen Modelle werden durch Pressen von Paraffin (oder aus einem anderen niedrig schmelzbaren Material: Stearin, Wachs u. s. w. oder der Salzzusammensetzung für große Erzeugnisse) in die Druckgussform gefertigt. Das geschmolzene Modell wird dann in die Suspension des pulverisierten Feuerfestmaterials in der Bindemittelflüssigkeit eingetaucht. Diese Schicht wird getrocknet und dann werden analog von 5 bis 10 aufeinanderfolgenden Schichten aufgetragen, indem man diese abwechselnd in die Bindesuspension eintaucht und mit einer feuerfesten Zusammensetzung von der verschiedener Fraktion bestreut. Nach dem Abschluss der Trocknung der letzten Schicht wird das geschmolzene Modell über die Schmelztemperatur hinaus erwärmt und auf diese Weise diese aus der Form ausgeschmolzen. Die gewonnene Schale (Gießform) wird bei den hohen Temperaturen glühend gemacht, danach wird sie in den Ofen eigesetzt und in diese das geschmolzene Metall eingegossen. Nach dem Abkühlen und der Kristallisation des Gussteiles wird die Hülle mechanisch entfernt (indem man sie durch den bequemen Weg zerbricht, zum Beispiel).

 

Trotz des unbestrittenen Vorteiles, nämlich die Möglichkeit, eine beliebige komplizierte Form sowie eine entwickelte Außenoberfläche zu gewinnen, gibt es Nachteil bei dieser Gussart. Dies sind ein großer Metallverbrauch und hohe Stückkosten an Verbrauchsgütern in Hinsicht auf den Wert des Gussteiles selbst. Aus diesem Grund wird es hauptsächlich für die Serienproduktion von den Gussteilen der hohen Genauigkeit mit dem Minimum der nachfolgenden mechanischen Bearbeitung oder überhaupt ohne diese verwendet, wenn das Kriterium für den Endwert des Gussteiles im Verhältnis zu den Kriterien deren Qualität sekundär ist.

 

4. Vollformgiessen

 

Wollen wir uns auf diese Gussmethode kurz eingehen. Sie unterscheidet sich von der vorherigen Gussmethode von Feinguss dadurch, dass anstelle von Paraffin für die Modellfertigung das Schaum-Polystyrol verwendet wird, welches vor dem Gießen des Metalls aus der Hüllenform nicht ausgeschmolzen wird, sondern unmittelbar in einer Sandmischung unter Vakuum ist. Unter der Einwirkung der hohen Temperatur des geschmolzenes Metalls, welches in diese Form mit dem Schaumkunststoffmodell eingegossen wird, verdampft somit das Modell und die mechanische Legierung füllt jenes Volumen auf, welches vorher vom Model eingenommen wurde. Die Hauptvorteile der Methode sind ein breiter Bereich der Gussteilemasse: von 100 g und mehr als 4000 kg und deren Abmessungen von 4 cm bis 1 Meter.

5. Schalenfeinguss (oder Kröning-Prozess)

 

Die Hauptbesonderheit dieser Gussart besteht darin, dass es ermöglicht die Gussteile in Hinsicht auf die Kompliziertheit der Form, Genauigkeit und die Qualität der Oberfläche analog den erhaltenen Gussteilen durch die Gussmethode vom Feinguss zu gewinnen. Dabei sind die Kosten jedoch für die nach dem Kröning-Prozess gewonnenen Gussteile niedriger im Vergleich mit den Gussteilen nach Feinguss.

 

Das Wesen des Prozesses sie wie folgt aus. Die Gießform wird hergestellt, indem man die Mischung von Quarzsand oder Phenol-Formaldehyd-Harz oder Pulverbakelit auf das Metallmodell auffüllt, welches bis zur Temperatur von 300°C erhitzt wird. Die Mischung „klebt“ an das Modell „auf“, danach wird sie für einige zehn Sekunden abgekühlt und die Überschüsse entfernt. Anschließend wird die Mischung auf dem Modell bis zu 350-600°C auf solche Weise erwärmt, indem man die Form härtet. Es besteht hier eine alternative Variante der Auftragung der Mischung auf das Modell – es wird in die Lücke zwischen dem Model und der Konturplatte eingeblasen, welche sich außerhalb des Modells befindet. Bei dieser Variante soll der Sand plattiert sein, d.h. jedes Sandkorn ist mit einer dünnen Schicht von Harz bedeckt. Nach der Entfernung  der Form vom Modell (in Form von 2 Halb-Formen) und Heftung mit den Klammern oder der Klebstoffzusammensetzung auf der Basis von Pulver-Bakelit gewinnt man eine Hüllengießform, bereit für das Gießen der geschmolzenen Mischung. Den Gussteil gewinnt, indem man die Mischung in die derartige Form auffüllt.

 

Dank dieser Gussart kann man die Gussteile mit der Masse von 200 g bis 30 kg herstellen. Mit der Wanddicke von 3 bis 15 mm.

6. Metalldruckguss (Aluminium-Druckguss)

 

Diese Gussart ist es schwierig am Beispiel der Unterschiede und der Ähnlichkeiten anhand der beliebigen oben behandelten Beispiele zu beschreiben. Der Grund besteht darin, dass es sich stark sowohl nach dem technologischen Prozess als auch der Gussteilqualität und nach den Einschränkungen in Bezug auf äußere und innere Form des Gussteiles unterscheidet.

 

Der Organisationsprozess vom Druckguss sieht folgenderweise aus. Zuerst muss man die Gießform (für den Aluminium – Druckguss ist es üblicherweise als die Druckgussform genannt) fertigen. Normalerweise wird sie bei den Betrieben bestellt, welche sich auf die Produktion von den Druckgussformen spezialisiert haben. Die Projektierung und die Fertigung von den Druckgussformen ist ein komplizierter, verantwortungsvoller, genauer und kostspieliger Prozess.  Der ungefähre Projektierungstermin für die Druckgussform beträgt circa 2 Wochen. Und noch 4-6 Wochen werden dafür benötigt, um diese fertigen zu lassen plus dazu der Lieferungstermin gerechnet, welcher  von der Entfernung vom Hersteller der Werkzeuge und vom Auftraggeber sowie von der ausgewählten Transportart abhängig ist. Insgesamt wie Sie sehen würde dies bis drei Monate in Abhängigkeit von der Komplexität dauern. Es besteht kein Durchschnittswert für die Fertigung einer Druckgussform. Die Berechnung wird nun individuell für einen konkreten Werkteil (Gussteil) und konkrete Anforderungen in Bezug auf das Gießen beim Auftraggeber durchgeführt. Der Wert variiert sich normalerweise von 5 bis 100 tausend USD. Die Druckgussform für den Druckguss wird aus den hochwertigen Stählen mit Härte von 37-48 HRC gefertigt. Die Form besteht aus den mehreren beweglichen und unbeweglichen Teilen, welche dafür notwendig sind, um im geschlossenen Zustand deren Hohlraum eine erforderliche Form eines zukünftigen Gussteiles bildet und im offenen Zustand der Gussteil könnte frei aus der Druckgussform entfernt werden.

 

Sollten wir über die Druckgussform verfügen, so wird sie in die Gussmaschine eingesetzt. Weiterhin verläuft unmittelbar  der Druckgussprozess: die geschmolzene Aluminiumlegierung (oder eine andere Nichteisenmetallegierung) wird in die Presskammer eingefüllt und erst dann, unter Wirkung des Kolbens, beim enormen Druck (auf das Hundertfache überschreitend den Druck auf das geschmolzene Metall bei der beliebigen anderen Gussart) aus der Kammer herausgestoßen (eigentlich durch eine große metallische Spritze) in eine geschlossene Druckgussform, wo es anschließend kristallisiert, indem man den Gussteil bildet. Alsdann wird die Druckgussform geöffnet und der Aluminiumgussteil (oder ein Gussteil aus einen anderen metallischen Legierung als ein zukünftiger Gussteil) wird aus der Form herausgestoßen und anschließend für dessen weitere Ausnutzung herausgezogen.

 

Die Vorteile dieser Gussart sind folgende:

  • eine sehr hohe Leistung von einigen Hundert bis einigen Tausend von Gussteilen pro Tag;
  • eine geringe Oberflächenrauheit (5 – 8 Klasse);
  • eine hohe Maßgenauigkeit (3-5 Klasse);
  • Notwendigkeit in einer minimalen nachfolgenden mechanischen Bearbeitung des Gussteiles oder Fehlen derartiger Notwendigkeit;
  • Wanddicke des Gussteiles kann bis 0,6 mm erreichen;
  • ein breiter Bereich der Gussteilmasse – von Duzend Gramm bis 30-40 kg.
  • hier sollte hinzugefügt werden, dass ein hoher Wert der Werkzeuge viel genug hier mit dem Lebenszyklus bis zu 100 000 Gusszyklen überbrückt.

Die Nachteile dieser Art von Druckguss sind folgende: dies ist eine Vorlage von einer Menge der Einschränkungen in Hinsicht auf die äußere und innere Form des Gussteiles im Gegensatz zu den anderen Methoden, wo eine entwickelte Oberfläche und die Kompliziertheit der Form als Hauptvorteil darstellt.

 

Um bei den sämtlichen ober erwähnten Gussarten nicht verwirrt werden, ist unten eine Tabelle mit dem Verzeichnis von den Kriterien aufgeführt, demnach kann man vorher feststellen, ob Ihnen der Aluminium-Druckguss passt oder nicht, festlegen eine andere mehr für Ihre Bedingungen geeignet, nämlich die Metallgussart.

 

Tabelle: «Kriterien für die Feststellung der geeigneten Gussart»

 

  Sandguss Kokillenguss Feinguss Vollformengießerei Schalenfeinguss Druckguss (Aluminium-Druckguss)
Legierungen Beliebige Beliebige Beliebige Beliebige Beliebige Nichteisenmetalle
Maßgenauigkeitsklasse 6-16 5-13 4-11 3-13 4-11 3-8
Oberflächegenauigkeitsklasse 7-21 4-14 3-13 3-13 5-16 2-11
Rauheit (Ra), μm 8- >100 4-40 3.2-32 3.2-32 6.3-63 2-20
Minimale Gussteilmasse, kg 100000 500; 4000; 14000 (Nichteisenlegierung, Stahl, Gusseiesen) 150 2000 300 32
Wanddickebereich, mm 3 und mehr 3-100 0.5-6 0.5-6 3-15 0,6-6
Minimaler abgesandtes Maßlos, Stück 1 und mehr 200 und mehr kleinere Gussteile

50 und mehr größere Gussteile

 

100

 

1000

 

200

 

10000

Zulässige Formkomplexität Hoch Mittlere Hoch Hoch Komplex Mittlere
Takelageinvestition, USD Ab 100 Ab 3000 Ab 1000 Ab 1000 Ab 3000 Ab 5000

 

Sie können den Wert über den Aluminium-Druckguss erfahren, nachdem Sie Ihre Anfrage über den Erhalt des kommerziellen Angebotes an unsere Adresse abgeschickt haben.