Gießtechnik
Wir können Teile mit Zentrifugalguss, Sandguss, Vakuumformguss und Schmiedetechnologie mit hochwertiger und präziser Bearbeitung für strenge Anforderungen anbieten.
Schleuderguss
In centrifugal casting, a permanent mold is rotated continuously about its axis at high speeds (300 to 3000 rpm) as the molten metal is poured. The molten metal is centrifugally thrown towards the inside mold wall, where it solidifies after cooling. The casting is usually a fine-grained casting with a very fine-grained outer diameter, owing to chilling against the mould surface. Impurities and inclusions are thrown to the surface of the inside diameter, which can be machined away. Casting machines may be either horizontal or vertical-axis. Horizontal axis machines are preferred for long, thin cylinders, vertical machines for rings. Most castings are solidified from the outside first. This may be used to encourage directional solidification of the casting, and thus give useful metallurgical properties to it. Often the inner and outer layers are discarded and only the intermediary columnar zone is used. Centrifugal casting was the invention of Alfred Krupp, who used it to manufacture cast steel tyres for railway wheels in 1852.
Merkmale des Schleudergusses
Gussstücke können in fast jeder Länge, Dicke und Durchmesser hergestellt werden.
Aus der gleichen Formgröße können unterschiedliche Wandstärken hergestellt werden.
Eliminates the need for cores.
Beständig gegen atmosphärische Korrosion, eine typische Situation bei Rohren.
Mechanical properties of centrifugal castings are excellent.
Only cylindrical shapes can be produced with this process.
Die Größenbeschränkungen betragen bis zu 3 m (10 Fuß) Durchmesser und 15 m (50 Fuß) Länge.
Wall thickness range from 2.5 mm to 125 mm (0.1 - 5.0 in).
Toleranzgrenze: am Außendurchmesser können 2,5 mm (0,1 Zoll) betragen, am Innendurchmesser können 3,8 mm (0,15 Zoll) betragen.
Die Oberflächengüte liegt zwischen 2,5 mm und 12,5 mm (0,1 - 0,5 Zoll) rms.
Vorteile des Schleudergusses
Cylinders and shapes with rotational symmetry are most commonly cast by this technique. "Tall" castings (in the direction of the settling force acting, usually gravity) are always more difficult than short castings. In the centrifugal casting technique the radius of the rotation, along which the centrifugal force acts, replaces the vertical axis. The casting machine may be rotated to place this in any convenient orientation, relative to gravity's vertical. Horizontal and vertical axis machines are both used, simply to place the casting's longest dimension conveniently horizontal. Thin-walled cylinders are difficult to cast by other means, but centrifugal casting is particularly suited to them. To the rotation radius, these are effectively shallow flat castings and are thus simple. Centrifugal casting is also applied to the casting of disk and cylindrical shaped objects such as railway carriage wheels or machine fittings where the grain, flow, and balance are important to the durability and utility of the finished product. Providing that the shape is relatively constant in radius, noncircular shapes may also be cast.
Sandguss
Sand casting, also known as sand molded casting, is a metal casting process characterized by using sand as the mold material. The term sand casting can also refer to an object produced via the sand casting process. Sand castings are produced in specialized factories called foundries. Over 70% of all metal castings are produced via a sand casting process.
Sandguss ist relativ günstig und ausreichend feuerfest, sogar für den Stahlguss geeignet. Neben dem Sand wird ein geeignetes Bindemittel (meist Ton) mit dem Sand vermischt oder kommt natürlich vor. Die Mischung wird typischerweise mit Wasser, manchmal aber auch mit anderen Substanzen angefeuchtet, um die Festigkeit und Plastizität des Tons zu entwickeln und das Gemisch für das Formen geeignet zu machen. Der Sand befindet sich normalerweise in einem System von Rahmen oder Formkästen, bekannt als Formflasche. Die Formhohlräume und das Angusssystem werden durch Verdichten des Sands um Modelle oder Muster hergestellt oder direkt in den Sand geschnitzt.
Muster des Sandgusses
From the design, provided by an engineer or designer, a skilled pattern maker builds a pattern of the object to be produced, using wood, metal, or a plastic such as expanded polystyrene. Sand can be ground, swept or strickled into shape. The metal to be cast will contract during solidification, and this may be non-uniform due to uneven cooling. Therefore, the pattern must be slightly larger than the finished product, a difference known as contraction allowance. Pattern-makers are able to produce suitable patterns using Contraction rules (these are sometimes called shrink allowance rulers where the ruled markings are deliberately made to a larger spacing according to the percentage of extra length needed). Different scaled rules are used for different metals, because each metal and alloy contracts by an amount distinct from all others. Patterns also have core prints that create registers within the molds into which are placed sand cores. Such cores, sometimes reinforced by wires, are used to create under-cut profiles and cavities which cannot be molded with the cope and drag, such as the interior passages of valves or cooling passages in engine blocks.
Wege für den Eintritt von Metall in die Formhöhle bilden das Angusssystem und umfassen den Einguss, verschiedene Speiser, die eine gute Metallzufuhr gewährleisten, und Anschnitte, die das Angusssystem mit dem Gusshohlraum verbinden. Gase und Dampf, die beim Gießen entstehen, entweichen durch den durchlässigen Sand oder über Steiger, die entweder im Modell selbst oder als separate Teile angebracht sind.
Formkasten und Materialien des Sandgusses
A multi-part molding box (known as a casting flask, the top and bottom halves of which are known respectively as the cope and drag) is prepared to receive the pattern. Molding boxes are made in segments that may be latched to each other and to end closures. For a simple object—flat on one side—the lower portion of the box, closed at the bottom, will be filled with a molding sand. The sand is packed in through a vibratory process called ramming, and in this case, periodically screeded level. The surface of the sand may then be stabilized with a sizing compound. The pattern is placed on the sand and another molding box segment is added. Additional sand is rammed over and around the pattern. Finally a cover is placed on the box and it is turned and unlatched, so that the halves of the mold may be parted and the pattern with its sprue and vent patterns removed. Additional sizing may be added and any defects introduced by the removal of the pattern are corrected. The box is closed again. This forms a green mold which must be dried to receive the hot metal. If the mold is not sufficiently dried a steam explosion can occur that can throw molten metal about. In some cases, the sand may be oiled instead of moistened, which makes possible casting without waiting for the sand to dry. Sand may also be bonded by chemical binders, such as furane resins or amine-hardened resins.
Schauer des Sandgusses
Um die Erstarrungsstruktur des Metalls zu steuern, können Metallplatten, sogenannte Kühlkörper, in der Form platziert werden. Die damit verbundene schnelle lokale Abkühlung führt zu einer feinkörnigeren Struktur und kann an diesen Stellen ein etwas härteres Metall bilden. Bei Eisenabgüssen ist die Wirkung ähnlich dem Abschrecken von Metallen in der Schmiedearbeit. Der Innendurchmesser eines Motorzylinders wird durch einen Kühlkern hart gemacht. Bei anderen Metallen können Kühlkörper verwendet werden, um die gerichtete Erstarrung des Gusses zu fördern. Durch die Kontrolle der Art und Weise, wie ein Gussteil erstarrt, ist es möglich, innere Hohlräume oder Porosität in Gussteilen zu verhindern.
Kerne für Sandguss
Um Hohlräume im Guss zu erzeugen – wie zur Flüssigkeitskühlung in Motorblöcken und Zylinderköpfen – werden Negativformen zur Herstellung von Kernen verwendet. Meist sandgeformt, werden Kerne nach Entfernung des Modells in die Gussform eingesetzt. Wann immer möglich, werden Konstruktionen vermieden, die Kerne erfordern, aufgrund des zusätzlichen Aufbaus und damit höheren Kosten.
With a completed mold at the appropriate moisture content, the box containing the sand mold is then positioned for filling with molten metal—typically iron, steel, bronze, brass, aluminium, magnesium alloys, or various pot metal alloys, which often include lead, tin, and zinc. After filling with liquid metal the box is set aside until the metal is sufficiently cool to be strong. The sand is then removed revealing a rough casting that, in the case of iron or steel, may still be glowing red. When casting with metals like iron or lead, which are significantly heavier than the casting sand, the casting flask is often covered with a heavy plate to prevent a problem known as floating the mold. Floating the mold occurs when the pressure of the metal pushes the sand above the mold cavity out of shape, causing the casting to fail.
Nach dem Gießen werden die Kerne durch Stangen oder Schrot zerkleinert und aus dem Gussstück entfernt. Das Metall aus dem Anguss und den Speisern wird vom Rohguss abgetrennt. Verschiedene Wärmebehandlungen können angewendet werden, um Spannungen aus der anfänglichen Abkühlung zu lösen und die Härte zu erhöhen – im Fall von Stahl oder Eisen durch Abschrecken in Wasser oder Öl. Der Guss kann durch Oberflächenverdichtungsbehandlungen wie Kugelstrahlen weiter verstärkt werden, was die Widerstandsfähigkeit gegen Zugrisse erhöht und die raue Oberfläche glättet.
Konstruktionsanforderungen für Sandguss
The part to be made and its pattern must be designed to accommodate each stage of the process, as it must be possible to remove the pattern without disturbing the molding sand and to have proper locations to receive and position the cores. A slight taper, known as draft, must be used on surfaces perpendicular to the parting line, in order to be able to remove the pattern from the mold. This requirement also applies to cores, as they must be removed from the core box in which they are formed. The sprue and risers must be arranged to allow a proper flow of metal and gasses within the mold in order to avoid an incomplete casting. Should a piece of core or mold become dislodged it may be embedded in the final casting, forming a sand pit, which may render the casting unusable. Gas pockets can cause internal voids. These may be immediately visible or may only be revealed after extensive machining has been performed. For critical applications, or where the cost of wasted effort is a factor, non-destructive testing methods may be applied before further work is performed.
Vakuumformguss
Vacuum molding (V-process) is a variation of the sand casting process for most ferrous and non-ferrous metals, in which unbonded sand is held in the flask with a vacuum. The pattern is specially vented so that a vacuum can be pulled through it. A heat-softened thin sheet (0.003 to 0.008 in (0.076 to 0.203 mm)) of plastic film is draped over the pattern and a vacuum is drawn (200 to 400 mmHg (27 to 53 kPa)). A special vacuum forming flask is placed over the plastic pattern and is filled with a free-flowing sand. The sand is vibrated to compact the sand and a sprue and pouring cup are formed in the cope. Another sheet of plastic is placed over the top of the sand in the flask and a vacuum is drawn through the special flask; this hardens and strengthens the unbonded sand. The vacuum is then released on the pattern and the cope is removed. The drag is made in the same way (without the sprue and pouring cup). Any cores are set in place and the mold is closed. The molten metal is poured while the cope and drag are still under a vacuum, because the plastic vaporizes but the vacuum keeps the shape of the sand while the metal solidifies. When the metal has solidified, the vacuum is turned off and the sand runs out freely, releasing the casting.
The V-process is known for not requiring a draft because the plastic film has a certain degree of lubricity and it expands slightly when the vacuum is drawn in the flask. The process has high dimensional accuracy, with a tolerance of ±0.010 in for the first inch and ±0.002 in there after. Cross-sections as small as 0.090 in (2.3 mm) are possible. The surface finish is very good, usually between 150 to 125 rms. Other advantages include no moisture related defects, no cost for binders, excellent sand permeability, and no toxic fumes from burning the binders. Finally, the pattern does not wear out because the sand does not touch it. The main disadvantage is that the process is slower than traditional sand casting so it is only suitable for low to medium production volumes; approximately 10 to 15,000 pieces a year. However, this makes it perfect for prototype work, because the pattern can be easily modified as it is made from plastic.
Schmieden
Schmieden ist eines der ältesten bekannten Metallbearbeitungsverfahren. Traditionell wurde das Schmieden von einem Schmied mit Hammer und Amboss durchgeführt, obwohl die Einführung der Wasserkraft in die Eisenproduktion und -verarbeitung im 12. Jahrhundert Hammer und Amboss überflüssig machte. Die Schmiede hat sich über Jahrhunderte zu einer Anlage mit technischen Prozessen, Produktionsausrüstung, Werkzeugen, Rohstoffen und Produkten entwickelt, um den Anforderungen der modernen Industrie gerecht zu werden.
In der modernen Zeit wird das industrielle Schmieden entweder mit Pressen oder mit Hämmern durchgeführt, die mit Druckluft, Elektrizität, Hydraulik oder Dampf betrieben werden. Diese Hämmer können oszillierende Gewichte von Tausenden von Pfund haben. Kleinere Kraftschmiedehämmer mit 500 Pfund (230 kg) oder weniger oszillierendem Gewicht und hydraulische Pressen sind auch in Kunstschmieden üblich. Einige Dampfhämmer sind noch in Gebrauch, wurden aber mit der Verfügbarkeit anderer, bequemerer Energiequellen obsolet.
Vorteile und Nachteile des Schmiedens
Schmieden kann ein Teil herstellen, das stärker ist als ein gleichwertiges gegossenes oder maschinell bearbeitetes Teil. Während das Metall beim Schmiedevorgang geformt wird, verformt sich sein inneres Korn, um der allgemeinen Form des Teils zu folgen. Dadurch ist das Korn kontinuierlich im gesamten Teil, was zu einem Teil mit verbesserten Festigkeitseigenschaften führt.
Einige Metalle können kalt geschmiedet werden, aber Eisen und Stahl werden fast immer heiß geschmiedet. Heißschmieden verhindert die Kaltverfestigung, die durch Kaltumformen entstehen würde, was die Durchführung sekundärer Bearbeitungsoperationen an dem Werkstück erschweren würde. Außerdem, obwohl Kaltverfestigung in einigen Fällen wünschenswert sein kann, sind andere Methoden zur Härtung des Werkstücks, wie Wärmebehandlung, im Allgemeinen wirtschaftlicher und besser kontrollierbar. Legierungen, die für Ausscheidungshärtung geeignet sind, wie die meisten Aluminiumlegierungen und Titan, können heiß geschmiedet und anschließend gehärtet werden.
Die Produktionsschmiederei erfordert erhebliche Kapitalaufwendungen für Maschinen, Werkzeuge, Einrichtungen und Personal. Bei der Warmumformung ist ein Hochtemperaturofen (manchmal als Schmiede bezeichnet) erforderlich, um Blöcke oder Brammen zu erhitzen. Aufgrund der Größe großer Schmiedehämmer und -pressen sowie der von ihnen hergestellten Teile und der mit der Arbeit mit heißem Metall verbundenen Gefahren ist häufig ein spezielles Gebäude für den Betrieb erforderlich. Bei Fallschmiedeverfahren müssen Vorkehrungen getroffen werden, um den durch den Hammer erzeugten Stoß und die Vibrationen zu absorbieren. Die meisten Schmiedeverfahren verwenden Umformwerkzeuge, die präzise bearbeitet und sorgfältig wärmebehandelt werden müssen, um das Werkstück korrekt zu formen und den enormen Kräften standzuhalten.
Schmiedeprozesse
Es gibt viele verschiedene Arten von Schmiedeverfahren, sie lassen sich jedoch in drei Hauptklassen einteilen:
Gezogen: Länge nimmt zu, Querschnitt nimmt ab
Verärgert: Länge verringert sich, Querschnitt vergrößert sich
In geschlossenen Kompressionsformen gepresst: erzeugt mehrdimensionale Strömung
Häufige Schmiedeverfahren umfassen: Walzschmieden, Rundkneten, Vorschmieden, Freiformschmieden, Gesenkschmieden, Pressschmieden, automatisches Warmumformen und Stauchschmieden.