Phasen des Metallgussverfahrens
Metallguss ist eine der ältesten Fertigungstechniken und wird seit Jahrtausenden angewendet. Mit diesem Verfahren lassen sich Metallbauteile in komplexen Formen und unterschiedlichen Größen herstellen. Im Wesentlichen besteht der Metallguss darin, Metall zu schmelzen, die flüssige Masse in eine Form zu gießen und sie dort erstarren und aushärten zu lassen. Dieser Artikel erläutert die wichtigsten Schritte des Metallgussverfahrens.
1. Schnittmustererstellung
Der erste Schritt beim Metallguss ist die Modellherstellung. Ein Modell ist eine Nachbildung des herzustellenden Bauteils. Es ist üblicherweise etwas größer als das fertige Bauteil, um die Schwindung des Metalls beim Erstarren auszugleichen. Modelle können aus Materialien wie Holz, Kunststoff oder Metall gefertigt sein.
Holzmodellherstellung
Holzmodelle sind weit verbreitet, da sie leicht zu bearbeiten und relativ preiswert sind. Allerdings haben Holzmodelle den Nachteil, dass sie weniger haltbar sind und sich durch Feuchtigkeit verziehen können.
Modellbau aus Kunststoff und Metall
Kunststoff- und Metallmodelle sind haltbarer und präziser, aber teurer und benötigen mehr Zeit in der Herstellung.
2. Herstellung von Sandformen
Sobald das Muster fertiggestellt ist, wird als nächstes eine Sandform hergestellt. Eine Sandform ist ein Behälter, der das geschmolzene Metall so lange aufnimmt, bis es erstarrt und die Form des Musters annimmt.
Arten von Formsand
Der für Gussformen verwendete Sand muss bestimmte Kriterien erfüllen, wie beispielsweise den richtigen Feuchtigkeitsgehalt, die richtige Festigkeit und die Fähigkeit, seine Form beim Eingießen von flüssigem Metall beizubehalten. Gängige Sandarten sind Quarzsand mit organischen oder anorganischen Bindemitteln.
Herstellungsprozess von Sandformen
1. Modellvorbereitung: Das Modell wird in den Formkasten (Formkasten) gelegt.
2. Sandfüllung: Formsand wird um das Modell herum eingeschüttet und verdichtet.
3. Fortsetzung und Bildung des Kanalsystems: Schaffung von Einlaufkanälen, Aufwindkanälen und Windkanälen.
4. Musterentfernung: Sobald der Sand erstarrt ist, wird das Muster entfernt, sodass ein Hohlraum in der Form des gewünschten Bauteils entsteht.
3. Metallverhüttung
Der nächste Schritt ist das Metallschmelzen. Das zu gießende Metall wird je nach Metallart mit verschiedenen Methoden zu einer Flüssigkeit geschmolzen.
Schmelzofen
Es gibt verschiedene Ofentypen, die üblicherweise beim Metallschmelzen eingesetzt werden, darunter Elektrolichtbogenöfen, Induktionsöfen und Tiegelöfen.
4. Gießen von geschmolzenem Metall
Sobald das Metall geschmolzen ist und eine bestimmte Temperatur erreicht hat, wird die flüssige Metallmasse in eine Sandform gegossen. Der Guss muss sorgfältig erfolgen, um Gussfehler wie Porosität oder Einschlüsse zu vermeiden.
Gießvorgang
1. Gießvorbereitung: Stellen Sie sicher, dass die Sandform bereit ist und das Kanalsystem ordnungsgemäß installiert ist.
2. Gießen: Das geschmolzene Metall wird durch den Einlauf gegossen und füllt den Formhohlraum vollständig.
3. Abkühlung: Nach dem Gießen muss das geschmolzene Metall abkühlen und aushärten.
5. Schimmelentfernung
Sobald das Metall ausgehärtet ist, wird die Sandform aufgebrochen und die Metallteile werden entnommen. Dieser Vorgang wird als Ausformen oder Entformen bezeichnet.
6. Reinigen und Trimmen
Metallbauteile, die kürzlich aus Sandformen entnommen wurden, weisen oft noch Sandreste und anhaftende Gusskanäle auf. Daher ist eine Reinigung und ein Nachbearbeiten erforderlich.
Reinigung
Die Reinigung dient dazu, verbliebenen Sand von der Metalloberfläche zu entfernen. Dieser Vorgang kann manuell oder maschinell erfolgen.
Beschneidung
Das Trimmen ist der Vorgang, bei dem unnötige Teile wie Ansaugstutzen und Steigrohre entfernt werden. Dies kann mit einer Säge, einem Messer oder einer speziellen Schneidemaschine erfolgen.
7. Qualitätsprüfung und -tests
Nach der Reinigung und dem Zuschnitt der Metallkomponenten folgt die Qualitätsprüfung. Diese umfasst Sichtprüfung, Dickenmessung, Festigkeitsprüfung und weitere zerstörungsfreie Prüfverfahren.
Zerstörungsfreie Prüfung
– Ultraschallprüfung (UT): Die Verwendung von Ultraschallwellen zur Erkennung von Defekten in Metallen.
– Radiografische Prüfung (RT): Untersuchung der inneren Struktur von Metallen mittels Röntgen- oder Gammastrahlen.
– Magnetpulverprüfung (MPT): Verwendung von Magnetpulver zur Erkennung von Rissen in Metalloberflächen.
Zerstörende Prüfung
Bei diesem Test wird ein kleiner Teil eines Bauteils abgeschnitten oder zerstört, um dessen Festigkeit oder Materialzusammensetzung zu prüfen.
8. Fertigstellung
Der letzte Schritt im Metallgussverfahren ist die Oberflächenbearbeitung. Diese umfasst verschiedene Prozesse, um den Metallbauteilen eine glatte und präzise Oberflächenbeschaffenheit zu verleihen.
Veredelungsprozesse
– Schleifen: Glätten der Metalloberfläche mit einer Schleifmaschine.
– Zerspanung: Der Prozess der maschinellen Bearbeitung zur Erzielung enger Abmessungen und Toleranzen.
– Wärmebehandlung: Wärmebehandlungsverfahren zur Verbesserung der mechanischen Eigenschaften von Metallen wie Härte und Festigkeit.
9. Beschichtung
Beschichtung ist das Verfahren, bei dem eine Schutzschicht auf die Oberfläche eines Metallbauteils aufgebracht wird, um dessen Beständigkeit gegen Korrosion und Verschleiß zu erhöhen. Beispiele für Beschichtungen sind Verzinken, Anodisieren und Lackieren.
10. Verpackung und Versand
Sobald alle Arbeitsschritte abgeschlossen sind, werden die Metallkomponenten verpackt und versandt. Die Verpackung dient dem Schutz der Komponenten vor Transportschäden. Der Versand erfolgt gemäß den Kundenvorgaben.
Im gesamten Metallgussverfahren müssen zahlreiche Variablen streng kontrolliert werden, um die Qualität und Konformität der fertigen Bauteile zu gewährleisten. Dank technologischer Fortschritte wurden verschiedene moderne Verfahren und Anlagen entwickelt, um die Effizienz und Genauigkeit des Metallgusses zu verbessern.
Metallguss ist ein komplexer Prozess, der fundiertes Wissen und spezialisierte Fachkenntnisse erfordert. Die Vorteile, die er hinsichtlich der Herstellung von Bauteilen mit komplexen Formen und unterschiedlichen Größen bietet, machen ihn jedoch zu einer der wertvollsten Techniken in der Fertigungsindustrie.
