Dinge, die Sie über Metallguss wissen müssen

Im Laufe seiner Geschichte wurde Metallguss verwendet, um alles von Schwertern bis hin zu Windkraftanlagen herzustellen, und heute ist es eine der wertvollsten und vielseitigsten Methoden zur Herstellung hochwertiger Metallteile.

Was ist Metallguss?

Metallguss ist ein Herstellungs-/Feinprozess, bei dem geschmolzenes flüssiges Metall in eine Form gegossen wird.

Die Innenstruktur der Form wird mit einem Negativabdruck des hergestellten Teils kombiniert, sodass das geschmolzene Metall beim Abkühlen und Erstarren in der Form die Form des endgültigen Teils bildet. Das fertige Teil wird dann aus der Form entnommen.

Es gibt verschiedene Arten von Metallguss, die je nach Einsatzgebiet ihre eigenen besonderen Vorteile haben. Muster, Formen und Fülltechniken können zwischen diesen Unterschieden stark variieren.

Obwohl es sich um ein vielseitiges Verfahren zum Gießen von Metall handelt, unterliegen Gussteile bestimmten Konstruktionseinschränkungen, und Ingenieure müssen die Schrumpfung des Metalls während der Abkühlphase berücksichtigen.

Der Prozess des Metallgusses

Beim zentralen Metallgussverfahren wird das Metall erhitzt und in eine Form gegossen, nach dem Abkühlen und Erstarren wird das fertige Teil aus der Form entfernt. In den meisten Fällen umfasst der Prozess mehrere Phasen, und verschiedene Metallgussverfahren arbeiten mit unterschiedlichen Ansätzen.

Schritte variieren für verschiedene Gussvarianten, während einige ganz weggelassen werden.

1. Das Muster erstellen: Ein Muster ist ein notwendiger Schritt für die meisten Metallgussteile, und ein Duplikat des endgültigen Teils ist der Schlüssel zur Herstellung der Form. Muster können entweder dauerhaft oder flexibel sein, da das Material normalerweise aus Wachs, Holz und Kunststoff besteht.

2. Herstellung des Kerns: Zum Gießen von Hohlteilen ist ein Kern erforderlich, ein festes Stück Material, das in den Formhohlraum eingebracht wird und die Innengeometrie eines Gussteils formt. (Beispielsweise ergibt ein zylindrischer Kern in einer größeren zylindrischen Form ein rohrförmiges Gussteil.)

3. Herstellung der Form: Formen werden je nach Verwendungszweck auf unterschiedliche Weise hergestellt. Beispielsweise können permanente Metallformen unter Verwendung einer CNC-Maschine hergestellt werden, während Sandformen hergestellt werden, indem eine Sandmischung auf die Außenseite eines Musters aufgetragen wird. Die Herstellung von Formen wird als Formenbau bezeichnet und ist eine Spezialdisziplin.

4. Form füllen: Erhitzen Sie das Metall, bis es schmilzt, und gießen oder zwingen Sie es dann in die Form. Gießen Sie beispielsweise beim Schwerkraftguss die Schmelze nach unten in die Kavität, wird sie mit hohem Druck in die Kavität gepresst, bei hohen Schließkräften ist es erforderlich, die Kokille sicher zu halten, beim Druckguss.

5. Entfernen des Teils: Nachdem das Gussteil abgekühlt und erstarrt ist, entfernen Sie es aus der Form. Bei Prozessen wie dem Sandguss muss die Form zerstört werden, um an das Teil im Inneren zu gelangen; Bei Dauerformen werden die beiden Hälften der Metallform auseinandergezogen und sind wieder einsatzbereit.

6. Nachbearbeitung: Gegossene Metallteile müssen möglicherweise gereinigt werden, um beispielsweise Reste der Form zu entfernen, oder andere Nachbearbeitungsschritte durchlaufen, bevor sie einsatzbereit sind.

Stärke des Metallgusses

Es gibt viele gute Gründe, Metallguss anderen Metallbearbeitungsoptionen wie Schmieden oder CNC-Bearbeitung vorzuziehen . Zu den wichtigsten Vorteilen des Metallgusses gehören:

Kann riesige und schwere Teile herstellen

Kann sehr dickwandige Teile herstellen

Geeignet für große einteilige Teile (eher als zusammengesetzte Komponenten)

Hervorragende Lagereigenschaften

Ideal für einige Leichtmetalllegierungen

Materialvielfalt

Zu den Einschränkungen des Metallgusses gehören unvermeidbare Defekte, begrenzte Maßhaltigkeit, Arbeitsintensität und typischerweise hohe Mindestbestellmengen.

Die wichtigsten Arten von Metallgussteilen

Druckguss

Dieses Verfahren ist eine der wichtigsten Gussarten für die Herstellung komplexer Kunststoffformen, von denen zwei wiederverwendbare Formwerkzeuge aus Werkzeugstahl verwenden. Hohlraum, der es Ingenieuren ermöglicht, Teile mit feinen Details herzustellen.

Die Kosten für die Erstellung kundenspezifischer Formen sind hoch, was den Prozess in der Massenproduktion häufiger macht. Einmal hergestellt, können diese Formen jedoch mehrfach verwendet werden. Druckgussteile haben oft eine hervorragende Oberflächenbeschaffenheit.

Sowohl Aluminiumdruckguss als auch Magnesiumdruckguss werden häufig für hochwertige Teile verwendet.

Schwerkraftguss

Wie der Druckguss ist auch der Schwerkraftguss ein Verfahren zum Gießen von Metall mit wiederverwendbaren Metallformen. Das Schwerkraftgießen beruht jedoch auf der Schwerkraft, um flüssiges Metall von oben nach unten durch die Form zu bewegen, und nicht auf Druck. Die Form muss vor dem ersten Guss vorgewärmt werden und ist wegen der geringen thermischen Ermüdung in der Regel aus Gusseisen.

Feinguss

Feinguss, auch Wachsausschmelzguss genannt, ist eine Methode, Metall mit einem erschwinglichen Modell und einer Form zu gießen:Beide Teile werden während des Gießvorgangs zerstört (obwohl das geschmolzene Wachs oft wiederverwendet werden kann).

Wie der Schwerkraftguss hat auch der Feinguss eine jahrtausendealte Geschichte. Während des Wachsausschmelzverfahrens wird ein Modell aus Wachs oder einem gleichwertigen Material hergestellt – manchmal von Hand, manchmal mit einem Harz-3D-Drucker – bevor ein feuerfestes Material in das Modell gegossen wird, um die Form herzustellen.

Die Investition besteht darin, eine Keramikschicht um das Modell herum aufzubringen, die dann als Form für geschmolzenes Metall verwendet wird. Diese Keramikschicht wird in einem als Peeling bezeichneten Prozess entfernt.

Sandguss

Sandguss ist ein einfaches, jahrhundertealtes Metallgussverfahren, das günstiger ist als alternative Technologien. Als Formmaterial wird Sand (gemischt mit Bindemitteln wie Ton) verwendet, und die Form kann hohen Temperaturen standhalten.

Beim Sandgussverfahren wird das Modell in einer speziellen Kiste, die als Kolben bezeichnet wird, in den Sand getaucht. Durch Verdichten von Sand um das Modell herum kann eine Form hergestellt werden, in die geschmolzenes Metall gegossen werden kann.

Der im Metallgussverfahren verwendete Sand kann entweder grüner Sand (feuchter Ton) oder luftgehärteter Sand (trockener Sand mit Klebstoff) sein.

Andere Gießverfahren

Es gibt Dutzende weitere Metallgussverfahren, die in der Fertigung verwendet werden, darunter Lehmguss und Schalenguss – beides Verfahren für verbrauchbare Formen – und Dauerformverfahren wie Schleuderguss und Strangguss.