Einer der vielseitigsten und effektivsten Prozesse in der heutigen Fertigung ist der Metallguss, und hier erfahren Sie, warum. Diese Methode, bei der geschmolzenes Metall in eine Form gegossen wird, hat eine jahrtausendealte Tradition.
Metallguss wird seit 6.000 Jahren in Schwertern und Eheringen bis hin zu Kettenrädern und Schrauben verwendet. Auch heute noch wird Metallguss zur Herstellung von Teilen für verschiedene Industriezweige eingesetzt.
Castingsoder die Metallteile, die beim Metallguss entstehen, können zwischen wenigen Gramm und mehreren Tausend Pfund liegen.
Alles, was Sie über Metallguss wissen sollten, beispielsweise was Metallguss ist, die Geschichte des Metallgusses und die Arten des Metallgusses, lässt sich wie folgt aufschlüsseln:
Was ist Metallguss?
Was ist Metallguss?
Metallguss ist eine Art Gießverfahren, bei dem flüssiges geschmolzenes Metall in eine Form gegossen wird.
Auf der Innenseite der Form befindet sich der Negativabdruck des herzustellenden Teils, sodass das geschmolzene Metall beim Abkühlen und Erstarren in der Form die endgültige gewünschte Form des Teils annimmt. Anschließend kann das fertige Teil aus der Form entnommen werden.
Je nachdem, welche Teile gegossen werden sollen und um welche Metalle es sich handelt, gibt es unterschiedliche Arten des Metallgusses, die jeweils ihre ganz besonderen Vorteile mit sich bringen. Die Artenvielfalt kann in Bezug auf Muster, Formen und verwendete Fülltechniken sehr groß sein.
Wie funktioniert Metallguss?
Das Grundlegende Metallguss Der Prozess beschreibt das Erhitzen eines Metalls, das Gießen in eine Form, das Warten auf das Abkühlen und Erstarren und das anschließende Entfernen des fertigen Teils aus der Form.
Tatsächlich kann der eigentliche Prozess viele Phasen umfassen, und verschiedene Metallgussverfahren funktionieren auf ganz andere Weise.
Nachfolgend finden Sie eine vereinfachte Beschreibung des Metallgussprozesses. Beachten Sie, dass einige Schritte für verschiedene Gussvarianten unterschiedlich gelten und andere einfach weggelassen werden.
1. Mustererstellung: Die meisten Metallgussverfahren erfordern die Erstellung eines Musters oder Duplikats des endgültigen Teils, das als Gussform hergestellt werden soll. Muster sind entweder dauerhaft oder entbehrlich und können auch aus Wachs, Holz, Kunststoff und anderen Materialien hergestellt werden.
2. Kernproduktion: Einige hohle Gussteile erfordern möglicherweise die Entwicklung eines festen inneren Elements, das als Kern bezeichnet wird. Ein Kern wird in den Formhohlraum eingesetzt und definiert die innere Geometrie eines Gussteils. Ein Beispiel ist die Verwendung eines zylindrischen Kerns in einer größeren zylindrischen Form, wodurch ein rohrförmiges Gussteil entsteht.
3. Herstellung der Form: Formen werden je nach Verfahren unterschiedlich vorbereitet. Beispielsweise kann eine permanente Form mit einer CNC-Maschine aus Metall hergestellt werden, während eine Sandform aus einer Sandmischung hergestellt und auf die Außenseite des Modells aufgetragen wird. Die Herstellung von Formen wird als Formenbau bezeichnet und erfordert eine besondere Fachkompetenz.
4. In die Form gießen: Es wird auf Schmelztemperatur erhitzt und in die Form gegossen oder hineingepresst. Beim Schwerkraftguss wird das geschmolzene Material nach unten in den Hohlraum gegossen, während beim Hochdruck-Kokillenguss ein hoher Druck verwendet wird, um es in den Hohlraum zu drücken, was sehr hohe Schließkräfte erfordert, um die Form sicher zu halten.
5. Entformen des Teils: Sobald das Gussteil abgekühlt und ausgehärtet ist, wird das Teil aus der Form entnommen. Bei Sandgussteilen bedeutet dies, dass die Form zerstört werden muss, damit das darin enthaltene Teil entnommen werden kann. Bei Dauerformen werden die beiden Hälften der Metallform geöffnet und sind wiederverwendbar.
6. Nachbearbeitung: Gussmetallteile müssen möglicherweise gereinigt werden, z. B. durch Entfernen von Formresten, damit sie für den vorgesehenen Gebrauch oder andere Nachbearbeitungsvorgänge bereit sind.
Die Geschichte des Metallgusses
Heutzutage werden komplexe Teile im Metallguss für moderne Geräte hergestellt, doch das Verfahren ist alles andere als neu. Tatsächlich sind seit dem ersten Guss über 6.000 Jahre vergangen.
Der älteste bekannte Guss ist ein Bronzefrosch, der schätzungsweise 3.200 v. Chr. in Mesopotamien geschaffen wurde.
Seit seiner Erfindung hat der Metallguss die ganze Welt bereist – von Ägypten über China nach Europa und dann nach Amerika. Amerikas erste Gießanlage wurde 1645 in Saugus, Massachusetts, errichtet.
Heute, fast 400 Jahre später, ist der Metallguss noch in weiter Ferne. Heutzutage ermöglichen Computertechnologie und 3D-gedruckte Muster möglicherweise viel kompliziertere, detailliertere und präzisere Metallgussteile.
Die verschiedenen Arten des Metallgusses
Diese lassen sich grob in Metallguss mit wiederverwendbaren Formen und Metallguss mit Einwegformen unterteilen.
Einwegformen und wiederverwendbare Formen sind zwei verschiedene Arten von Materialien und jeweils für unterschiedliche Gussteile aus Metall gedacht.
Es spielt keine Rolle, welches der beiden oben genannten für einen bestimmten Job besser ist; Beim Metallguss wird flüssiges geschmolzenes Metall in eine Form gegossen, dort abgekühlt und ausgehärtet und anschließend das neu geformte Metall aus der Form entnommen, wenn es erstarrt ist.
Nachfolgend sind einige der am häufigsten verwendeten Metallgussarten aufgeführt. Dazu gehören Sandguss, Druckguss und Feinguss, auch Wachsausschmelzguss genannt.
Sandguss
Sandguss ist möglicherweise das günstigste, am weitesten verbreitete und effizienteste verfügbare Gussverfahren.
Es ist auch die älteste verwendete Metallgusstechnik, wobei die früheste dokumentierte Verwendung des Sandgusses auf das Jahr 1540 zurückgeht.
Wie der Name schon sagt, wird beim Sandguss Sand verwendet, um eine Form zu formen. Beim Sandguss wird ein Modell in einer speziellen zweiteiligen Box, die als Kolben bezeichnet wird, in eine Mischung auf Sandbasis getaucht.
Sand wird um das Muster herum geschüttet, um eine Form zu formen. Das Modell wird zurückgezogen, wobei ein Formhohlraum zurückbleibt.
Nun wird geschmolzenes Metall in den Formhohlraum gegossen; es kühlt ab und verfestigt sich.
Grüner Sandguss, Air-Set-Guss und Harzsandguss sind die drei häufigsten Sandgussverfahren.
- Beim Grünsandguss handelt es sich um ein Verfahren, bei dem feuchter Sand zum Einsatz kommt.
- Beim Airset-Guss werden chemische Bindemittel zur Bindung des Formsandes eingesetzt.
- Harzsandformteil besteht aus einer Mischung aus Quarzsand und Harz.
Sterben
Nahezu alle Industriebetriebe nutzen die Vorteile des Druckgusses für Teile, was ihn zu einer der wichtigsten und am weitesten verbreiteten Formen des Metallgusses für hochwertige, komplizierte Teile macht.
Beim Druckgussverfahren wird geschmolzenes Metall in eine Form aus einem anderen Metall, die sogenannte Matrize, gepresst. Da das geschmolzene Metall mit so hohem Druck aufgebracht wird, können sehr komplexe Merkmale in äußerst detaillierte Teile gegossen werden.
Das Teil wird dann beim Öffnen der Matrize ausgeworfen, sobald die Metallschmelze abgekühlt und erstarrt ist.
Jede Matrize oder Form wird speziell entwickelt und daher ist die Anfangsinvestition im Vergleich zu anderen Gussvorgängen teurer.
Druckguss führt in der Regel zu niedrigeren Stückkosten bei Großserienproduktionen, da die Matrizen oder Formen für die Massenproduktion ähnlicher Teile wiederverwendet werden können.
Einer der am weitesten verbreiteten Druckguss-Herstellungsprozesse, bei denen Aluminium enthalten ist und hochwertige Aluminiumprodukte hergestellt werden, ist der Aluminium-Druckguss. Dieses Verfahren eignet sich besonders für die Herstellung von Folgendem:
- Schwierige Formen
- Erstaunliche Auswahl an Oberflächenveredelungen
- Extrem leichte Teile ohne Einbußen bei der Festigkeit
- Korrosionsbeständige Teile und Baugruppen
Feinguss (Wachsausschmelzguss)
Durch Feinguss können sehr präzise Metallteile mit ausgezeichneter Maßhaltigkeit hergestellt werden. Es ist auch als Wachsausschmelzverfahren bekannt.
Feinguss ist eines der fast 5.000 Jahre alten Verfahren, das sich am besten für die komplexen Formen von Objekten eignet und eine feinere Oberflächenbeschaffenheit als Sandguss erzeugt.
Der Feingussprozess beginnt mit der Erstellung eines Modells aus Wachs. Das Wachsmodell wird in ein feuchtes, tonartiges Material, eine sogenannte Aufschlämmung, getaucht.
Dies ist das Einbettmaterial. Das Muster muss mehrmals getaucht werden, damit eine gute Außenschicht entsteht.
Sobald die Einbettmasse ausgehärtet ist, wird das Wachs bei sehr hoher Temperatur geschmolzen, bis es schmilzt und aus der Einbettmasse tropft. Deshalb ist es bekannt als “Wachsausschmelzverfahren.” In die Form wird geschmolzenes Metall gegossen, und sobald das Metall ausgehärtet ist, bricht diese Keramikhülle ab.
Feingussteile aus Metall weisen aufgrund der glatten Oberflächenbeschaffenheit und Maßhaltigkeit einen geringeren Grad der Endbearbeitung auf; Dadurch wird die Gesamtzeit für die Herstellung des Artikels verkürzt.
Vorteile des Metallgusses
Es gibt zahlreiche Gründe, sich für Metallguss gegenüber anderen Metallbearbeitungsoptionen wie Schmieden oder CNC-Bearbeitung zu entscheiden. Zu den wichtigsten Vorteilen des Metallgusses gehören:
- Geeignet für die Massenproduktion
- Kann große und schwere Teile herstellen
- Kann sehr dickwandige Teile herstellen
- Geeignet für große einteilige Teile (statt zusammengebauter Komponenten)
- Hervorragende Lagereigenschaften
- Ideal für einige Leichtmetalllegierungen
- Materialvielfalt
Zu den Einschränkungen des Metallgusses gehören unvermeidbare Fehler, begrenzte Maßhaltigkeit (im Vergleich z. B. zur CNC-Bearbeitung), Arbeitsintensität und typischerweise hohe Mindestbestellmengen.
Welches Material wird beim Metallguss verwendet?
Einer der Vorteile des Metallgusses besteht darin, dass eine Vielzahl von Metallen verwendet werden kann. Die am häufigsten verwendeten Gussmetalle sind jedoch Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Magnesium und Zink.
Beim Metallguss können auch Zinn, Bleilegierungen und Eisen verwendet werden. Die zum Schmelzen des Metalls erforderliche Temperatur hängt vom verwendeten Metall ab. Manche Metalle brauchen länger zum Erhitzen als andere.
Warum Metallguss wählen?
Metallguss wurde im Laufe der Geschichte zur Herstellung von Teilen eingesetzt, deren Herstellung durch Schmieden entweder unmöglich oder sehr kostspielig war. Es ermöglicht die präzise und effiziente Produktion sehr großer Mengen identischer Metallteile.
Da jeder Metallguss nach einem einzigartigen Muster und einer einzigartigen Form hergestellt wird, eignet sich der Metallguss sowohl für die Herstellung kleinerer als auch großer Stückzahlen.
Da bei Metallgussstücken darüber hinaus Schrott durch Schmelzen beim Gießen entsorgt wird, ermöglicht dieses Verfahren die Wiederverwertung und Verwendung von Metallabfällen, wodurch der Abfall reduziert wird
Warum ist Metallguss wichtig?
Metallguss ist ein integraler Bestandteil der amerikanischen Industriewirtschaft, der in den Vereinigten Staaten fast eine halbe Million Arbeitsplätze bietet.
Gussteile machen fast 90 % aller hergestellten langlebigen Güter aus und umfassen alles von Automobilen, Lokomotiven, schweren Baumaschinen bis hin zu Haushaltsgeräten, Waffen, Spielzeug und medizinischen Geräten.
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Abschluss
Metallguss ist ein unverzichtbarer Prozess mit einer reichen Geschichte und einer vielversprechenden Zukunft.
Das Verfahren erfüllt die Anforderungen jeder Branche, vom Bauwesen bis zur Luft- und Raumfahrt, indem geschmolzenes Metall in präzise und dauerhafte Formen geformt wird.
Der Metallguss ist das Rückgrat der Innovation, wobei Beschleunigungstechnologie zum Einsatz kommt, gefolgt von der Produktion eines hochwertigen Bauteils bei der Herstellung ziemlich vieler Komponenten.
Man kann es als kleines Stück betrachten und es könnte sich um den Bau einer großen Maschine handeln. Metallgussteile eignen sich hervorragend für alle Arten von Fertigungsanforderungen.
