Stahlguss - Konstruieren und Gießen - Bundesverband der ...

• Gussstücke aus Sonderwerkstoffen
herzustellen, die schon eine fast fertige
Kontur besitzen (Near net shape),
• Immer größere Bauteile herzustellen,
bei denen der Einsatz von Feingussteilen
schwierige und kostenaufwändige
Bearbeitungsvorgänge einspart.
• Hochkomplexe Gussteile zu fertigen,
die mit anderen Verfahren nicht oder
nur aufwändig herzustellen wären.
Das Feingießen bietet dabei folgende Vorteile:
• hohe Maßgenauigkeit und enge Toleranzen,
• hohe Oberflächengüte,
• hohe Gestaltungsfreiheit,
• geringer Bearbeitungsaufwand,
• alle metallischen Legierungen gießbar,
• energiesparendes Fertigungsverfahren
durch Verringerung der Anzahl
weiterer Bearbeitungsstufen,
• sowohl für Einzelteil- als auch Serienfertigung
geeignet.
Die Vorteile des Feingießens lassen sich
durch die besondere Eignung des Verfahrens
für die Rapid-Prototyping(RP)-
Techniken bereits in der Entwicklungsphase
und der Kleinserienfertigung nutzen.
Generativ gefertigte RP-Modelle für
das Feingießen nach den Verfahren Stereolithographie
(SL), Selektives Lasersintern
(SLS), Fused Deposition Modeling (FDM),
3D-Plotting und Multi Jet Modelling” (MJM)
sind prinzipiell einsetzbar.
Die Kombination des Feingießverfahrens
nach dem Wachsausschmelzverfahren mit
den oben genannten generativen Fertigungstechniken
bietet in allen Bereichen
des Rapid Prototypings sowie der Vorserien-
und Kleinserienfertigung eine
Vielzahl von weiteren Anwendungsmöglichkeiten.
Vor allem in den Bereichen
Automobilbau, Luft- und Raumfahrt und
dem Werkzeugbau sind heute eine Vielzahl
von Anwendungsfällen bei der Herstellung
von metallischen Prototypen und Werkzeugeinsätzen
zu finden.
Zudem erlauben die generativen Verfahren
für die CAD-Daten gesteuerte Formgebung
der Wachsmodelle und die Formenfertigung
noch komplexere Bauteilgeometrien
in ein anspruchsvolles Gussteil umzusetzen.
Damit kommt das Feingießen als
Teilefertigungsverfahren den Forderungen
nach kürzeren Produktentwicklungszeiten,
schnellerer Marktpräsenz und wachsenden
Qualitätsanforderungen entgegen.
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3.4.2 Keramikformverfahren
Das Keramikformverfahren verbindet die
Vorteile des klassischen Sandgussverfahrens
mit denen des hochpräzisen Feingießverfahrens.
Wie beim herkömmlichen
Sandgießverfahren werden für die Herstellung
der Formen und Kerne geteilte Holzoder
Kunststoffmodelle verwendet. Das
bedeutet, dass in vielen Fällen, wenn eine
höherwertige Gussteiloberfläche benötigt
wird, die vorhandenen Sandguss-Modelleinrichtungen
nach geringfügigen Anpassungsarbeiten
für das Keramikformverfahren
verwendet werden können. Formschrägen
und Kernmarken lassen sich
übernehmen. Die Anschnitt- und Speisertechnik
einschließlich der Erstarrungslenkung
wird von der Gießerei verfahrensgerecht
angepasst. Vor allem für die Herstellung
von hochwertigem Stahlguss als
Einzelteile und Prototypen bis zu Kleinserien
ist das Verfahren geeignet.
Verfahrenstechnisch folgt das Keramikformverfahren
daher im Prinzip den Prozessschritten
des Sandformverfahrens.
Die Form- bzw. Kernkästen werden mit
selbstaushärtenden, hochwertigen, metallurgisch
inerten Keramikmassen gefüllt,
nach der Aushärtung derselben entformt
und getrocknet. Die Herstellung der Kerne
erfolgt ähnlich. Sie werden anschließend
in den Formen positioniert, diese hiernach
zugelegt und bei hohen Temperaturen
gebrannt.
Der Abguss erfolgt in an die Gussteilgeometrien
angepassten, temperierten Formen.
In den Bildern 21 und 22 sind nach diesem
Verfahren gefertigte Gussteile abgebildet.
Grundsätzlich sind Bauteile aus allen
Legierungen mit dem Keramikformverfahren
herstellbar. Bei einigen Sorten, die zur
Bild 21: Düsenringe für Turbolader aus
hitzebeständigem Stahlguss GXCrNiSi26-
10-5 mit einem Radius von 0,5 mm an den
Schaufeleintrittskanten
Bild 22: Pumpenlauf- und -leiträder aus verschiedenen
korrosionsbeständigen Chromund
Chrom-Nickel-Stählen mit Abmessungen
von wenigen Zentimetern bis zu einem
Meter
Randentkohlung neigen, werden von der
Gießerei verfahrenstechnische Maßnahmen
durchgeführt, die die Randentkohlung
wirksam unterbinden, zum Beispiel durch
das Gießen unter Schutzgasatmosphäre
bzw. die Schaffung einer reduzierenden
Atmosphäre beim Gießen und Abkühlen
der Gussteile.
Das Keramikformverfahren bietet folgende
Vorteile:
• hohe Oberflächengüte, gemäß DIN
4762,
• geringer Mittenrauhwert Ra von je
nach Geometrie zwischen 3,2 und
12,5 µm (entsprechent Rubert N 8
bis N 10),
• Reaktionsprodukt freie Oberflächen,
• emaillierfähige Oberflächen,
• geringe Wanddicken,
• hohe Maßgenauigkeit, enge Toleranzfelder,
gemäß DIN 1680 Gussallgemeintoleranz-Reihe
GTA 16/5.
Das Keramikformverfahren ist einsetzbar:
• bei geringen bis mittleren Losgrößen,
• für Gussteile mit Abmessungen bis
etwa 1000 mm Kantenlänge,
• für Gussteile bis zu 1000 kg Gewicht.
Möglich ist auch eine Kombination von
Formteilen oder Kernen, die nach dem
Keramikformverfahren gefertigt wurden, mit
Sandgussformen. Hier lassen sich die
Vorteile beider Verfahren kombinieren:
• Glatte, sehr maßgenaue Oberflächen
und Konturen in den Bereichen der
Keramikoberflächen, die dem Gussteil
zugewandt sind,
• Preisgünstigere Herstellung der Sandgussformteile,
• Nahezu keine Begrenzung in den Abmessungen
und Gussteilgewichten.
konstruieren + giessen 29 (2004) Nr. 1