Sekundäre Verarbeitung: Fortgeschrittene Zerspanung, Montage und Abdichtung von Gussmetallteilen

Zerspanen, Montieren und Abdichten des Gussstücks

Es gibt verschiedene Zweige der Metallbearbeitung. Ein Zweig beinhaltet das Schneiden, Formen, Fügen oder Abdichten von Metallen in ihrem festen Zustand. Guss ist ein anderer Zweig, in dem Objekte hergestellt werden, indem flüssiges Metall in Formen gegossen wird und abgekühlt wird. Diese beiden Zweige der Metallbearbeitung können getrennt sein, aber Metallgegenstände haben normalerweise sowohl Guss als auch Bearbeitung als Teil ihrer Geschichte.

Maschinell bearbeitete Metalle beginnen ihre Reise oft als Blöcke, Brammen oder Knüppel aus einem Stranggießer oder als Rohre oder Räder aus einem Zentrifugalguss. Diese „Guss“-Phase in bearbeitetem Metall ist begrenzt und vereinfacht und wird normalerweise als Metallproduktion bezeichnet, aber technisch gesehen ist es ein Guss der Rohmaterialien.

Auf der anderen Seite werden die meisten Gussstücke in ihren Endphasen bearbeitet. Sandgussstücke haben generell eine raue Oberfläche, und oft werden Teile des Gussstücks zerspant, um glatter oder die richtige Größe zu sein. Viele Eisen- und Stahlgussstücke rosten, wenn sie nicht auf irgendeine Weise abgedichtet sind, und der Schutz vor dieser Oxidation ist ein weiterer fast universeller Endbearbeitungsschritt. Hobbyköche machen die Erfahrung, diesen Schritt zu vollenden, wenn sie eine gusseiserne Pfanne nach Hause bringen und sie mit Öl „einbrennen“. Dies ist eine verbraucherfertige Form der sekundären Verarbeitung, aber ähnliche Behandlungen können von der Gießerei durchgeführt werden.

Zerspanen

Viele Metallgussstücke müssen präzise Dimensionsstoleranzen erfüllen, um zu funktionieren, da sie Teile größerer Industriemaschinen werden. Ingenieursspezifikationen können sehr präzise sein, um mechanische und strukturelle Bedürfnisse zu erfüllen, aber Guss bietet nicht die Dimensionsgenauigkeit auf diesem Niveau. Daher wird oft zerspant, um präzise Oberflächenabmessungen zu erzeugen. Guss hinterlässt auch raue Oberflächen. Rauhe Oberflächen können auch die Reibung in beweglichen Teilen erhöhen oder ungleichmäßige Messungen erzeugen und daher sehr unerwünscht sein.

Zerspanen kann auch die Oberfläche einiger Legierungen durch Schleifen und Polieren des Metalls bis zum Glänzen veredeln. Feine Details oder scharfe Kanten, die in einer Form nicht erzeugt werden können, können auch als Teil sekundärer Prozesse erreicht werden.

Je nach Fabrik kann diese Arbeit von der Gießerei oder von spezialisierten externen Betrieben durchgeführt werden. Die meisten Gießereien haben einige Fähigkeiten für das Entgraten oder Reinigen ihrer Gussstücke, aber das ist nicht immer dasselbe wie alle benötigten Veredelungsfähigkeiten zu haben. Was intern zerspant wird und was extern, hängt von der Spezialisierung der Gießerei und den Bedürfnissen und Fähigkeiten des Kunden ab. Wenn die Gießerei eine andere Fabrik beliefert, schickt sie möglicherweise nur entgratete und rohe Gussstücke: Wenn sie ein fertiges Produkt liefert, kann sie die gesamte sekundäre Verarbeitung intern durchführen oder Outsourcing koordinieren, abhängig von der Nische der Gießerei und dem regelmäßigen Kundenstamm.

In dieser Phase gibt es keine einheitliche Art, wie Gießereien operieren. Alle Gießereien gießen flüssiges Metall in Formen als Kernaktivität, aber wie präzise die Abmessungen und Oberflächen vor der Lieferung sind, ist eine Frage der Spezialisierung.

Metalle abdichten: Öl, Oxide, Farbe, Beschichtung oder Pulverbeschichtung

Die meisten Legierungen, die aus Eisen-Gießereien kommen, rosten in Gegenwart von Sauerstoff und Wasser. Eisenoxide bilden sich schnell und leicht und blättern ab, sodass die nächste Schicht darunter wiederum oxidiert. Was als Oberflächenproblem beginnt, kann bald strukturell werden, da die verrostete Oberfläche beginnt, zu gruben und abzutragen.

Edelstahl und andere korrosionsbeständige Legierungen sind oft durch einen Prozess namens Passivierung geschützt: Sie können oxidieren, aber die Oxidschicht blättert nicht ab, sondern haftet am Metall und erzeugt eine Versiegelung. Aluminium und Chrom funktionieren ähnlich. Bei diesen Metallen wird selbst das Schneiden oder Verletzen des Objekts keinen Rostprozess starten, weil das freiliegende Metall schnell oxidiert und versiegelt. Für korrosionsanfällige Legierungen, die diese Fähigkeit nicht haben, müssen Dichtungsmittel verwendet werden, um Rost zu verhindern. Es gibt einige Möglichkeiten, dies zu tun.

Anlaufen (Bluing)

Das Anlaufen von Stahl ist der Prozess des Korrosionsschutzes durch Erzeugung einer passiven Oxidschicht als Dichtungsmittel. Eisenoxid, das in normalen Umgebungen entsteht, ist das rote, schuppige Oxid, das wir als Rost kennen, das abfällt und das darunterliegende Metall weiterer Korrosion aussetzt. Die chemische Zusammensetzung dieses Oxids ist Fe₂O₃.

Beim Anlaufen zwingt der Metallarbeiter die Produktion von Magnetit, einem schwarzen Eisenoxid, der Chemie Fe₃O₄. Dieses Magnetit bleibt an der darunterliegenden Oberfläche gebunden. Es gibt einige Wege, dies zu erreichen, aber eine der häufigeren ist, rote Oxide in einem Säurebad oder Gas zu erzeugen und dann das Eisen in Wasser zu kochen, um den Rost in Magnetit umzuwandeln. Angelaufener Stahl wird oft geölt für weiteren Schutz.

Ölbehandlung

Gekochtes Leinöl und Tungöl sind traditionelle Oberflächenbehandlungen für Schmiedeeisen. Beide sind „trocknende“ Öle, die aushärten und beim Erhitzen eine Polymerschicht bilden. Typischerweise liefern diese Öle eine braun-schwarze Patina, die ein Innenraum-Metallobjekt für Jahrzehnte schützt und Außenobjekte für einige Jahre, bevor Wasser eindringt. Um eine weitere Dichtungsschicht zu bieten, werden ölig behandelte Eisen oder Stähle oft auch gewachst.

Grauguss-Pfannen werden auch zu Hause ölig behandelt, durch den als Einbrennen bekannten Prozess. Eine Pfanne einbrennen kann mit Leinsamenöl (lebensmittelechtes Leinöl) geschehen. Andere lebensmittelechte Fette funktionieren ebenfalls, um die Pfanne einzubrennen, müssen aber gut gepflegt werden, um über die Zeit zu halten, da sie nicht trocken polymerisieren wie Leinsamenöl. Wieder wird Fett auf die Pfanne gebürstet und dann erhitzt.

Farbe

Streichen, Lackieren, Lasieren oder Schwärzen von Eisen und Stahl sind andere traditionelle Versiegelungsmethoden. In jedem Fall wird eine Beschichtung eines Materials auf die Oberfläche aufgetragen und dann getrocknet. Farbe und Lack sind heute häufiger, aber Schwärzen war das traditionelle Rezept für eiserne Waffen und Außenobjekte, eine Mischung aus Lack und Magnetit-Eisenoxiden.

Diese aufgebrachten Dichtungsmethoden sind billig und können leicht wiederholt werden, und sind daher sehr beliebte Veredelungsschritte. Nachteile sind, dass die meisten Dichtungsmittel abplatzen oder zerkratzt werden können, was Rost zulässt. Dichtungsmittel dieser Art können auch winzige Nadellöcher haben, wo die Metalleoberfläche freiliegt und Rost beginnen kann.

Galvanisieren und Pulverbeschichten

Beim Galvanisieren und Pulverbeschichten wird eine dünne Schicht Material an die obere Ebene des Gussstücks gebunden, indem Elektrizität verwendet wird, um eine gleichmäßige Verteilung über jede freiliegende Oberfläche zu erreichen. Wenn die Volumen der Beschichtung oder des Pulvers volumenmäßig ausreichend sind, ist garantiert, dass sie jedes freiliegende Molekül des Metalls bedecken.

Beim Galvanisieren wird das zu beschichtende Objekt aufgeladen und dann in ein Bad getaucht, das Metallpartikel mit der entgegengesetzten Ladung enthält. Je länger das Metall im Bad sitzt, desto dicker die Schicht. Wenn es wieder herausgehoben wird, wurde das Objekt in einer ununterbrochenen Schicht mit den Partikeln des Metalls im Bad bedeckt.

Pulverbeschichten funktioniert fast identisch, aber statt eines Bades mit Metallpartikeln wird ein Sprühnebel geladener gefärbter Harzpartikel auf das Objekt gerichtet. Wenn das Objekt die richtige Beschichtungsdicke erreicht hat, wird es in einen Ofen zum Aushärten geschickt.

Montage

In Gießereien, die Gussarbeiten für andere Fabriken in komplexen Fertigungssystemen durchführen, kann die gesamte Montage extern beim Kunden erfolgen. Viele Gussteile landen in anderen Fabriken als Eingänge zu einer Montagelinie.

Einige Gießereien führen jedoch Montage vor Ort durch, besonders wenn sie Lagerproduktlinien für eine breitere Kundenbasis anbieten. In diesem Fall muss die Gießerei sorgfältig mit den Arbeitsbereichen sein, da der Kohlenstoff, die Hitze und die Palette der Legierungen, die auf dem Gussboden bearbeitet werden, zu Kreuzkontamination führen können. Sicherzustellen, dass Stahl gut gereinigt und in gutem Zustand ist, und dass Kohlenstoff- und Edelstähle getrennt gehalten werden, kann gute Ergebnisse bei geschweißten Teilen gewährleisten.

Sekundäre Verarbeitung in und außerhalb der Gießerei

Sekundäre Verarbeitung kann viele andere Spezialisten und Experten involvieren. Fast alle Gussstücke werden irgendeine Form sekundärer Verarbeitung sehen, auch wenn es nur ein finales Polieren von Edelstahl ist, aber der Grad dieser Veredelung und Expertise ist sehr projektabhängig. Gießereien haben normalerweise ein Netzwerk anderer Metallarbeiter, denen sie vertrauen, diese Bearbeitungs- und Veredelungsschritte durchzuführen, wenn sie es nicht können.

Eisen-Gießereien wissen meist, wie das Metall gegen Eisenoxidation abgedichtet wird, da rostiges Metall niemandes Vertrauen inspiriert. Andere sekundäre Verarbeitung wird im Gespräch zwischen Kunde und Gießerei bestimmt. Welche Dienstleistungen werden angeboten? Was sind die Bedürfnisse des Projekts? Die Gießerei kann den Guss intern abschließen, an den Kunden so wie er ist senden oder weitere Schritte an andere Experten in der Branche koordinieren.