Stahlguss - Konstruieren und Gießen - Bundesverband der ...

3.4 Sonderverfahren
Der Bedarf an hochwertigen Stahlgussteilen
mit hoher Oberflächengüte nimmt
ständig zu. Die Erhöhung der Wirkungsgrade
aller Motoren, Turbinen, Pumpen und
Verdichter, die Steigerung der Gestaltfestigkeit
sowie die Reduzierung der Gewichte
insbesondere bewegter Komponenten sind
wirtschaftlich und ökologisch motiviert. Dies
betrifft alle Branchen des Kraftwerks-,
Anlagen- und Maschinenbaus und in steigendem
Maße auch die der Kraftfahrzeugindustrie
[10].
Hiermit steigen auch die Anforderungen, die
an die Bauteile gestellt werden, wie die
• Korrosionsbeständigkeit,
• Hitzebeständigkeit,
• Steigerung der mechanischen Eigenschaften,
• Fehlerfreiheit der Oberflächen bis
Hochglanz polierfähig,
• Erhöhung der Komplexität der Gussteilgeometrie,
• Verringerung der Wanddicke.
Diese Anforderungen stellen höchste Ansprüche
an die Gießerei. Insbesondere die
Metallurgie, die Gießtechnik sowie die Formtechnik
sind gefordert, da zunehmend
gießtechnisch problematische Werkstoffe
wie Duplex-Stähle oder Nickelbasis-Legierungen
verarbeitet werden müssen.
Höhere Reinheitsgrade der Schmelzen, der
Einsatz hochwertiger Formstoffe und die
simulationsgestützte Auslegung der Gießtechnik
führen zu hochwertigen Gussteiloberflächen
und schaffen die Basis für eine
ausgeklügelte Gefügekontrolle der Werkstoffe.
Mit speziellen Formtechniken sind
solche hochwertigen Stahlgussteile heute
herstellbar.
konstruieren + giessen 29 (2004) Nr. 1
3.4.1 Feingießverfahren
Bild 19: Hochverschleißfeste Feingussteile aus CrV-Stahl für Anwendungen
unter extremen Einsatzbedingungen
Das oft auch als Wachsausschmelzverfahren
bezeichnete Feingießverfahren
arbeitet im Gegensatz zu den meisten anderen
Gieß- und Formverfahren mit verlorenen,
ausschmelzbaren Modellen und
verlorenen ungeteilten Sand-Keramik-
Formschalen. Die hergestellten Gussteile
sind meist vorgefertigte Halbfabrikate, die
neben sehr guter Oberflächen- undAbbildegenauigkeit
über einen Endkontur nahen
Zustand verfügen, weshalb das Verfahren
auch zu den Genaugießverfahren gezählt
wird. Technisch machbar sind heute komplexe
Bauteile von wenigen Gramm bis zu
über 100 kg Masse (Bilder 19 bis 20).
Die hohe Abbildegenauigkeit lässt das
Feingießverfahren mit zunehmender Bauteilkomplexität
und steigendem Bearbeitungsaufwand
wirtschaftlicher werden.
Feingussteile haben eine glatte und reproduzierbare
Oberfläche, so dass in vielen
Fällen auch auf eine Bearbeitung der Gussoberflächen
verzichtet werden kann. Das
ist besonders dann von Vorteil, wenn es
sich um schwer zerspanbare Legierungen
handelt. Die sehr hohe Maßgenauigkeit und
die realisierbaren geringen Rautiefen sind
verantwortlich für eine hohe Reproduzierbarkeit
in der Serie. Feingussteile sind
deshalb auch in vielen Fällen einbaufertige
Teile, die in größeren Stückzahlen gefertigt
werden. Die engen Toleranzen und hohe
Oberflächengüte lassen zudem eine
Minimierung des Bearbeitungsaufwandes
zu.
Je nach Anforderung können die Gussteile
durch Wärme- und Oberflächenbehandeln
sowie auch durch mechanische Be-
arbeitung in der Gießerei an die Funktionalität
und die Einsatzbedingungen angepasst
werden.
Im Bauteilentwicklungsprozess ermöglicht
das Feingießen dem Konstrukteur ein
Höchstmaß an gestalterischem Spielraum.
Die Restriktionen für die Formenfertigung
mit Dauermodellen gelten nicht, so dass
Bauteile wirtschaftlich herstellbar sind, die
auch über Hinterschneidungen und hochkomplexe
Konstruktionsdetails verfügen.
Der Einsatz von Kernen für die Gestaltung
von komplexen Innenräumen, engen
Schlitzen, tiefen Bohrungen mit geringem
Durchmesser und engen kompliziert gestalteten
Hinterschneidungen ist möglich.
Spezielle Informationen zu den konstruktiven
Potenzialen des Feingusses sind in
dem VDG-Merkblatt P 690 [11] enthalten.
Neben keramischen Kernen, die in der
Form mit abgegossen werden, kommen
auch wasserlösliche Kerne zum Einsatz,
die noch vor der Modellmontage entfernt
werden und dann zum Einsatz kommen,
wenn bei der Formenfertigung Hinterschneidungen
oder andere schwer zu
entfernende Formteile vorhanden sind.
Alle metallischen Werkstoffe können feingegossen
werden, so auch alle Stahlgusssorten.
Die Feingießereien sind schmelztechnisch
deshalb in der Lage, eine breite
Palette an unterschiedlichen niedrig und
hoch legierten Stahlgusssorten zu fertigen.
Diese breite Werkstoffpalette und die verfahrensbedingten
Qualitätsvorteile haben
dazu geführt, dass Feingussteile heute in
allen Industriezweigen Einsatz finden, so
auch in den Spezialbereichen Luftfahrt
sowie Medizin- und Implantattechnik. Diese
Entwicklung basiert im wesentlichen auf
den folgenden Forderungen der Verbraucher
[12]:
Bild 20: Feingussteil Stator für eine Strömungsbremse (Retarder)
mit 320 mm Dmr. aus GX45CrNiW18-9
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