Nachform-Verarbeitung: Ausformen, Reinigen und Zerspanen von Metallgussstücken

Das neue Gussstück aus der Form befreien

Obwohl nicht so visuell dramatisch wie Schmelzen und Gießen, ist das Ausformen eines neuen Metallgussstücks immer noch ein beeindruckendes Erlebnis. Wenn ein Gussstück erstmals dampfend aus der Form gezogen wird, ist es mit Sandrückständen und überschüssigem Metallmaterial bedeckt. Es muss durch Ausformen, Reinigen, Anguss- & Speiserentfernung und Veredelungsmaschinen gehen, die einen knochenerschütternden Lärm machen, während sie ihre Arbeit tun. Wenn dieser Prozess abgeschlossen ist, wird das Gussstück in seiner endgültigen Form sein, obwohl Wärmebehandlung, Pulverbeschichtung und Inspektion noch notwendig sein können, bevor es versendet wird.

Entfernen des Gussstücks aus der Form

Der Prozess zur Entfernung eines Gussstücks aus einer Form beginnt mit der Bestimmung des richtigen Zeitpunkts und der Temperatur für das Ausformen. Nachdem flüssiges Metall gegossen wurde, muss es erstarren, bevor es entformt wird, aber es gibt andere Zeitüberlegungen neben der bloßen Solidität. Wenn es zu früh gezogen wird, kann die Oberfläche des Metalls chemisch auf die kühle Luft reagieren mit unerwünschten Effekten. Metallmikrostrukturen ändern sich basierend auf ihren Heiz- und Abkühlraten. Ein zu heißes Gussstück in relativ kalte Luft zu ziehen, kann die Struktur spröder machen in einem Prozess, der als „Anlassversprödung“ (galvanizing embrittlement) bekannt ist. Beim Gießen von duktilem Eisen ist die Gießerei besorgt über das Verhältnis von Perlit, Ferrit oder Martensit-Strukturen, die aus demselben Metalltyp entstehen können, abhängig von der Abkühlrate.

Es gibt Formeln für Gießereien, um zu bestimmen, wann ein Gussstück eines bestimmten Volumens und einer bestimmten Metallgüte aus der Form gezogen werden sollte, aber viele Gießereiarbeiter verwenden visuelle Hinweise. Zum Beispiel wird duktiles Eisen normalerweise aus der Form gezogen, nachdem es grau geworden ist.

Beim Sandguss ist das Entformen als „Ausformen“ (Shakeout) bekannt. Das initiale Entformen kann in kleinen Gießereien oder bei kleinen Gussstücken manuell erfolgen, wo ein Gießereiarbeiter mit Zangen in die Form greift, um einen Anschnitt oder Anguss zu packen. Er hebt das Gussstück heraus, während die Form hinter ihm zerfällt, und klopft das Gussstück meist mit einem anderen Werkzeug, um überschüssigen Schutt abfallen zu lassen. Typischerweise wird diese Arbeit jedoch auf einem Rüttel-/Vibrationstisch durchgeführt, der heftig schüttelt, während entkastete Formen darauf abgeworfen werden. Das Schütteln löst den Sand, der vom Gussstück fällt und durch Löcher im Tisch rieselt. Der Sand fällt meist in einen Kasten oder auf ein Förderband, um als Form砂 zurückgewonnen zu werden.

Wachsausschmelzguss (Investment Casting) wird in einer harten Form aus Keramiksand hergestellt. Diese Form muss manuell aufgebrochen oder mit leistungsstarken Wasserstrahlen entfernt werden.

Entfernen von Sandkernen

Sandkerne werden mit Harz oder einer anderen Substanz hergestellt, die größere Struktur als grundlegender Gießereisand bietet, und deshalb möglicherweise mehr als den Rütteltisch benötigen, um sie zu entfernen. Entfernungsprozesse hängen von der Art des für den Kern verwendeten Materials ab. Einige Sandkerne sind so konstruiert, dass sie nach dem Sitzen in der Hitze der Form hoch kollabierbar sind. Andere behalten ihre Struktur während des Gießens bei, können aber bei niedrigeren Temperaturen für längere Zeiten ausgebrannt werden. Einige Sandkerne sind um einen Drahtrahmen gebaut, der mechanisch extrahiert werden muss. Die Sandkernentfernung wird auch durch die Platzierung und Tiefe des Kerns beeinflusst.

Der Weg, einige chemische Bindemittel zu lösen, ist die Zugabe anderer Chemikalien wie Natrium- oder Kaliumhydroxid, oder mit Kälte, Wasser oder Dampf. Welcher Prozess auch immer den Sandkern zersetzt, das endgültige Objekt kann zurück zu einem Rütteltisch gehen, um den endgültigen Sand auszuschütteln.

Reinigen des Gussstücks

Gussstücke kommen nicht fertig vom Rütteltisch. Sie müssen in einem Prozess gereinigt werden, der traditionell Fettling genannt wird.

Bei allen Metallgussstücken verbleiben ein Anschnitt und Anguss von der Stelle, an der Metall in die Form gegossen wurde. Es gibt generell auch Speiser, Angüsse und Angusskanäle – die Infrastruktur, die nötig war, um einen soliden Guss herzustellen. Bevor ein Gussstück veredelt wird, muss die Gießerei diese Angüsse und Speiser sowie alle kleinen Unvollkommenheiten entfernen. Die Reinigungsprozesse entfernen auch die letzten Reste anhaftenden, eingebrannten Sandes.

Grater (Flashing) ist eine häufige kleine Unvollkommenheit bei Sand- und Druckguss. Diese dünne Metalhaut tritt am häufigsten entlang der Trennlinie einer Sandform oder dort auf, wo Auswerferstifte in einer Druckgussmaschine sitzen. An jedem dieser Orte sickert eine kleine Menge flüssiges Metall aus der Form. Grater (Burrs) sind erhöhte Kanten oder kleine Materialstücke, die aus leichter Verschiebung des Metalls in der Form resultieren.

Primäre Reinigung

Sehr häufig werden Strahlanlagen (Shot Blasters) in der ersten Reinigungsstufe verwendet. In diesen Systemen werden Stahlkugeln oder kleine Eisensterne durch ein Laufrad auf die Gussstücke geschossen. Sie entfernen Zunder, Grat, Grate und andere Verunreinigungen. Druckluft-Strahlanlagen können auch ein kleineres Strahlmittel verwenden.

Diese Strahlsysteme können auf Förderbändern, Drehtischen oder in großen Räumen arbeiten, die es dem Gießereiarbeiter erlauben, die Strahlmittel zu zielen. Eine weitere gängige Maschine in dieser Reinigungsstufe ist die Trommel (Tumbler Drum). In diesen Trommeln werden Gussstücke in einen Trommel gelegt, um wie Wäsche in einem Trockner umgedreht zu werden. Luft oder Schrot wird in die sich drehenden Gussstücke gestrahlt, sodass alle Seiten gereinigt werden.

Drucklufthämmer oder Bohrer werden häufig für die Sandkernentfernung verwendet. Sie können von Robotern oder von Gießereiarbeitern betrieben werden.

Wasserstrahl (Water Blast) in seiner einfachsten Form ist Hochdruckreinigung der Gussstücke. Hydroblast Systeme können zusätzlich strahlende Elemente zum Wasser hinzufügen, um die Entfernung zu unterstützen.

Entfernen von Angüssen und Speisern

Einige Angüsse und Speiser werden nicht durch Trommeln oder Luftstrahlen entfernt, da der zusätzliche Material zu dick ist, um auf diese Weise entfernt zu werden. Diese Angüsse und Speiser können mit einem Acetylenbrenner abgeschnitten, mit Meißelhämmern oder Vorschlaghämmern abgeschlagen oder abgesägt werden. Wenn Zerspanen Teil der notwendigen Veredelung eines Stücks ist, könnte ein Teil der Entfernung von Angüssen und Speisern bis zum Feinschleifen, Drehen oder Sägen in der Zerspanungsphase warten.

Das entfernte Metall der Angüsse und Speiser wird wiederverwendet. Es kann von besserer Qualität sein als eingehender Schrott, da es die Chance hatte, gasbildendes, wasserstoffreiches Material, das in den Ofen mitgefahren war, wie Farbe oder Öl, abzubrennen. Der Anguss ist daher eine der Möglichkeiten, wie eine Gießerei das Material konsistent halten kann.

Zerspanen

Sandguss bietet generell keine sehr feine, fertige Oberfläche. Wenn ein Artikel glatt sein muss oder präzise Dimensionstoleranzen benötigt, wird er zerspant, um den Spezifikationen des Artikels zu entsprechen. Da Zerspanen ein teurer Prozess ist, wird die Gießerei den Guss optimiert haben, um ein Stück so nah wie möglich an der endgültigen Spezifikation herzustellen. Dennoch kann es Oberflächen geben, die zusätzliche Präzision erfordern.

Dem Ende der Linie nahe

Am Ende von Ausformen, Reinigen und Zerspanen ist der Guss in seiner endgültigen Form. Weitere Veredelungsschritte könnten noch notwendig sein – einschließlich Wärmebehandlung, Lackieren, Pulverbeschichtung oder Montage – aber die Arbeit, eine neue Form aus Metall zu machen, ist getan. Bei einem ersten Produktionslauf eines neuen oder innovierten Produkts könnten Gussstücke in diesem Stadium die Erstmuster für einen Kunden oder Designer sein, um ästhetischen Wert oder Machbarkeitsnachweis zu prüfen. Inspektion und Wärmebehandlung müssen noch Qualitätsicherung für mechanische Belastung bieten, aber an diesem Punkt kann der Kunde sehen, ob das Bauteil ihrer Vision entspricht oder ob es Probleme durch den Modellbauprozess gab, die adressiert werden müssen. Wenn Designfehler durch diese Produktionsprototypen beleuchtet werden, kann ein Designer zum Metallguss-Design zurückkehren, weiser und schlauer für den Durchlauf des Prozesses!