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Entdecken Sie 6 wichtige Gießverfahren in Metallgießereien

Einführung in die Gießereitechnik

Das Gießen ist ein grundlegendes Metallbearbeitungsverfahren in der Gießerei, das zur Herstellung von Gussbauteilen für eine Vielzahl von Branchen eingesetzt wird – vom Maschinenbau und der Automobilindustrie über die Luft- und Raumfahrt bis hin zu alltäglichen Haushaltsprodukten.

Der Gießprozess basiert auf dem Schmelzen von Metall, dem Eingießen in Formen und dem Erstarren. Die resultierenden Rohgussteile können entweder direkt verwendet werden oder müssen noch nachbearbeitet werden.

Metallguss ist ein äußerst flexibles Verfahren, das komplex geformte Teile unabhängig von der Härte des Metalls herstellen kann – ausschlaggebend ist allein die Schmelztemperatur. Grundsätzlich lässt sich jedes Metall gießen, das geschmolzen werden kann.

Es gibt verschiedene Techniken der Metallbearbeitung, und jede Gießerei spezialisiert sich auf bestimmte Gussverfahren. In diesem Artikel stellen wir 6 gängige Gussverfahren in Metallgießereien vor. Sie erfahren, wie Gussteile mit den verschiedenen Methoden gefertigt werden und welche Vor- und Nachteile jede Technologie bietet.

1. Grünsandguss

Was ist Grünsandguss?

Das Grünsandverfahren blickt auf eine lange Tradition in der Gießereiindustrie zurück und wird aufgrund seiner Effizienz noch heute breit eingesetzt. Der Grünsandguss zählt zu den traditionellsten und bevorzugten Verfahren in der Gießerei.

Bei diesem Gussverfahren werden Sandformen in Serienfertigung hergestellt. Jede Sandform wird einmal verwendet und nach dem Erstarren zerstört, um das Rohgussteil zu entnehmen.

Im Gegensatz zum Furanharzsandguss zeichnet sich Grünsand durch seinen Feuchtigkeitsgehalt aus. Der Begriff „grün“ bezieht sich nicht auf die Farbe, sondern auf die feuchte Textur des Sandes, der dank Tonbindemitteln natürlich bindet.

Zusammensetzung der Grünsandform

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Typische Zusammensetzung einer Grünsandform

Für die Herstellung einer Grünsandform mischt die Gießerei folgende Komponenten:

Der Grünsandguss-Prozess

Der Grünsandguss durchläuft folgende Schritte:

Eigenschaften des Grünsandgusses

Vorteile:

Einschränkungen

Anwendungsbereiche des Grünsandgusses

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Vielfältige Anwendungen des Grünsandgusses

Grünsandguss ist äußerst verbreitet. In den USA werden 42 % der Gussteile im Grünsandverfahren gefertigt, während das No-Bake-Verfahren mit 40 % an zweiter Stelle steht.

Typische Bauteile reichen von Outdoor-Dekoration (Laternenpfosten, Bänke, Abfallbehälter) über Maschinenbauteile, Automobil- und Luftfahrtkomponenten, Pumpengehäuse bis hin zu Marine-Gewichten.

Mehr über Grünsandguss erfahren.

2. Furanharzsandguss

Was ist Furanharzsandguss?

Ein weiteres gängiges Gussverfahren in Metallgießereien ist der Furanharzsandguss. Im Gegensatz zum Grünsand, der natürlich bindet, nutzt der Furanharzsandguss Katalysatoren und Bindemittel zur Aushärtung der Sandmischung durch chemische Reaktion.

Die so gewonnenen Rohgussteile zeichnen sich durch eine gute, glatte Oberflächenqualität und hohe Maßgenauigkeit aus.

Zusammensetzung der Furanharzsandform

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Rezeptur der Furanharzsandform

Im Furanharzsandguss wird die Form nach folgender Rezeptur hergestellt:

Das Furanharz spielt die Schlüsselrolle. Es ist ein Polymer mit 75 % Furfurylalkohol + 11 % Formaldehyd + 9 % Harnstoff + 5 % Wasser. Das Verhältnis von Formaldehyd und Harnstoff beeinflusst die Aushärtezeit und Festigkeit der Harzmischung, während Furfurylalkohol (FA) die Hitzebeständigkeit bestimmt.

Der Furanharzsandguss-Prozess

Der Prozessablauf wird im folgenden Diagramm veranschaulicht:

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Prozessflussdiagramm Furanharzsandguss

Eigenschaften des Furanharzsandgusses

Vorteile

Nachteile

Anwendungsbereiche des Furanharzsandgusses

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Typische Bauteile aus Furanharzsandguss

Dank seiner hervorragenden Eigenschaften wird der Furanharzsandguss bevorzugt für komplexe, detailreiche Teile mit hohen Präzisionsanforderungen eingesetzt – z. B. Automobilkomponenten, Landmaschinenteile, Luftfahrtbauteile, Schiffsmaschinen etc.

Mehr über Furanharzsandguss erfahren.

3. Lost-Foam-Guss (Vollmodellguss)

Was ist Lost-Foam-Guss?

Der Lost-Foam-Guss ist ein Ausbrennverfahren, das dem Wachsausschmelzverfahren (Investment Casting) ähnelt. Anstelle von Wachs wird das Modell aus Schaumstoff (meist Polystyrol) gefertigt.

Im Gegensatz zum Sandguss, wo das Modell entnommen und wiederverwendet werden kann, verdampft das Lost-Foam-Modell beim Eingießen der Schmelze und bildet so das Gussteil.

Zwar weniger verbreitet als der Sandguss, bietet der Lost-Foam-Guss dennoch herausragende Eigenschaften für die Serienfertigung kleiner und mittlerer, detailreicher Gussteile.

Der Lost-Foam-Guss-Prozess

Der Prozess umfasst folgende Schritte:

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Lost-Foam-Guss: vom Modell zum fertigen Gussteil

Eigenschaften des Lost-Foam-Gusses

Vorteile

Einschränkungen

Anwendungsbereiche des Lost-Foam-Gusses

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Komplexe Bauteile aus Lost-Foam-Guss

Das Verfahren kennt kaum Design- oder Legierungsbeschränkungen. Es wird oft für komplexe Gussteile gewählt, die andere Verfahren nicht fertigen können: Automobil-Detailteile, hochpräzise Maschinenelemente, filigrane Kernprodukte etc.

Mehr über Lost-Foam-Guss erfahren.

4. Wachsausschmelzverfahren (Investment Casting)

Was ist Investment Casting?

Investment Casting (Wachsausschmelzverfahren) ist ein fortschrittliches Gussverfahren für komplizierte, dünnwandige Formen. Der Prozess ähnelt dem Lost-Foam-Guss: Statt Schaum wird ein ausbrennbares Wachsmodell im Spritzguss gefertigt und mit mehreren Schichten feuerfestem Material überzogen.

Durch Ausschmelzen des Wachses entsteht die Formhöhle für den Metallguss. Das Modell wird nur einmal verwendet – jeder Guss benötigt ein eigenes Modell.

Dieses Verfahren zeichnet sich durch hohe Genauigkeit aus und wird daher oft für die Maschinenbauindustrie bevorzugt, insbesondere für kleine, hochpräzise Teile, die nicht oder nur schwer zerspanbar sind.

Der Investment-Casting-Prozess

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Schritte des Wachsausschmelzverfahrens

Eigenschaften des Investment Castings

Vorteile

Investment Casting ist ein modernes Gussverfahren mit zahlreichen Vorteilen.

Nachteile

Anwendungsbereiche des Investment Castings

Komplexe Gussteile, Serienfertigung von Zahnrädern, Fahrradkomponenten, Motorrad-Bremsscheiben, Ersatzteile für Strahlanlagen … Gussgewichte von 0,02–100 kg, Wandstärken bis 0,3 mm und Bohrungsdurchmesser bis 2 mm.

5. Druckguss

Was ist Druckguss?

Druckguss ist ein Formverfahren unter hohem Druck für NE-Metalle und Legierungen.

Es eignet sich für Großserien, da der Vorteil in der hohen Produktivität und dem vereinfachten Prozess durch vollautomatische Fertigungslinien liegt. Die Rohgussteile weisen enge Toleranzen, hohe Präzision und eine glänzende Oberfläche auf.

Der Druckguss-Prozess

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Druckguss-Ablauf im Querschnitt

Der gesamte Prozess erfordert Hochdruckkolben und fest schließende Formen. Bei automatisierten Linien hängt die Gussqualität von Faktoren wie Schmelzezusammensetzung, Anlagentechnik und Gussdruck ab.

Eigenschaften des Druckgusses

Vorteile

Nachteile

Anwendungsbereiche des Druckgusses

Typisch für Kleinteile in Großserie: Kolben, Kurbelwellen, Getriebegehäuse etc. Stückgewichte meist bis 5 kg, in Einzelfällen bis 50 kg (dann sehr kostenintensiv).

Verwendete Legierungen müssen gleichmäßig schmelzen, gute Fließeigenschaften besitzen, nicht an der Form haften und bei hohen Temperaturen warmfest sein. Kupfer, Aluminium und Edelstahl sind bevorzugt.

Aluminiumlegierungen dominieren im Druckguss. Allein in den USA beträgt der Markt für Aluminiumdruckguss jährlich ca. 2,5 Mrd. $ – doppelt so viel wie alle anderen Druckgussverfahren zusammen.

6. Kokillenguss (Dauerformguss)

Was ist Kokillenguss?

Kokillenguss (auch Metallformguss) verwendet eine metallische, wiederverwendbare Form – ähnlich dem Druckguss. Ein einziger Formsatz dient zur Herstellung großer Stückzahlen, daher der Name „Dauerform“. Die Form hält viele Gusszyklen stand.

Kokillenguss eignet sich für größere Gussteile als Druckguss, typischerweise ab 10 kg, bis 20 kg oder sogar 50 kg – mit entsprechend höheren Kosten.

Der Kokillenguss-Prozess

Der Ablauf ist einfach:

Die Form besteht aus hochtemperaturbeständigem Metall (z. B. Gusseisen), um den ständigen Temperaturwechsel bei großen Volumen zu überstehen.

Eigenschaften des Kokillengusses

Vorteile

Nachteile

Anwendungsbereiche des Kokillengusses

Am häufigsten für Aluminium-, Magnesium-, Kupferlegierungen und Grauguss (niedriger Schmelzpunkt). Geeignet für Serienfertigung einfacher, kleiner bis mittlerer Bauteile bis ca. 25 kg: Kolben, Getrieberohlinge, Küchenutensilien, Maschinenwerkzeugdetails, Flugzeuglaufräder, Pumpenbauteile etc. Bei komplexen Innenformen empfiehlt sich der Sandkerneinsatz.

Zusammenfassung

Dieser Artikel hat die 6 gängigen Gussverfahren in Metallgießereien vorgestellt und analysiert. Jedes Verfahren hat spezifische Stärken und Schwächen. Je nach Gussanforderung und Projektbedarf wählt die Gießerei das passende Verfahren.

Als einer der führenden Gussunternehmen und Weltmarktlieferant ist VIC eine Sandguss-Gießerei mit drei Hauptverfahren: Grünsandguss, Furanharzsandguss und Lost-Foam-Guss. Mit diesen drei Technologien fertigen wir Gussteile jeder Größe und Komplexität – von klein bis groß, von einfach bis filigran. Kontaktieren Sie VIC für Ihr OEM-Gussprojekt per E-Mail: ADMIN@MFGROBOTS.COM

Herstellungsprozess

  1. Sandguss: Prozess, Eigenschaften und industrielle Anwendungen
  2. 10 wesentliche Gussmodell-Typen für optimale Metallproduktion
  3. Metal Casting Explained: Definition, Types & Process
  4. Vier Gussverfahren im Vergleich: Sand-, Kokillen-, Druck- und Feinguss
  5. Sandguss-Prozess: Schritt-für-Schritt Anleitung, Werkzeuge & Vor-/Nachteile
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