19.11.2014 Aufrufe

Vakuum Formanlagen, deutsch - Heinrich Wagner Sinto

Vakuum Formanlagen, deutsch - Heinrich Wagner Sinto

Vakuum Formanlagen, deutsch - Heinrich Wagner Sinto

MEHR ANZEIGEN
WENIGER ANZEIGEN

Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.

YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.

www.sinto.com<br />

<strong>Vakuum</strong>-Formmaschinen<br />

V-PROcess<br />

Das Formverfahren für hochwertigen Guss


FK-J1-KEL<br />

moderne <strong>Vakuum</strong>-<strong>Formanlagen</strong><br />

Beispiel einer <strong>Vakuum</strong>-Formanlage VDK 10<br />

2


Die von HWS erhaltenen Unterlagen sind,unabhängig<br />

vom Datenträger,urheberrechtlich geschützt.<br />

Diese Unterlagen oder deren Inhalte dürfen ohne<br />

ausdrückliche,schriftliche Genehmigung von HWS<br />

nicht an Dritte weitergegeben werden.<br />

6 30 120<br />

30 120<br />

±2<br />

±3<br />

Maßstab<br />

Positio<br />

1<br />

2<br />

3<br />

4<br />

5<br />

6<br />

7<br />

8<br />

9<br />

10<br />

11<br />

1213<br />

14<br />

15<br />

HvO5<br />

3<br />

1:100<br />

10994 / 00023-01


moderne <strong>Vakuum</strong>-<strong>Formanlagen</strong><br />

Beispiel einer <strong>Vakuum</strong>-Formanlage VFK 7<br />

4


Beispiel einer <strong>Vakuum</strong>-Formanlage VSA 10<br />

5


<strong>Vakuum</strong>-Formverfahren für hochwertigen guss<br />

Kennzeichnendes Merkmal des Verfahrens ist das<br />

Einschließen von trockenem, binderfreien Quarzsand<br />

zwischen zwei Kunststoff-Folien unter einem Unterdruck<br />

von 0,3 bis 0,6 bar.<br />

Dies ist vergleichbar mit beispieIsweise Kaffee oder<br />

Erdnüssen in <strong>Vakuum</strong>verpackung.<br />

<strong>Vakuum</strong>geformter Guss – „<strong>Vakuum</strong>guss“ – zeichnet sich vor<br />

allem durch hohe Oberflächengüte und exzellente Maßgenauigkeit<br />

aus. Unter bestimmten Voraussetzungen kann<br />

auf die sonst notwendige Modellschräge verzichtet werden.<br />

Das kann im EinzeIfall bedeuten, dass eine spanende<br />

Bearbeitung nicht erforderlich ist.<br />

Auf einem geschlossenen, evakuierbaren Gehäuse, dem<br />

<strong>Vakuum</strong>kasten, ist das Modell montiert; beide sind mit<br />

zahlreichen Düsen versehen. Über der in einem Rahmen<br />

gespannten thermoplas tischen Kunststoff-Folie – der Modellfolie<br />

– befindet sich die zugehörige Flächenheizung.<br />

Weitere Vorteile sind:<br />

• die Modelle verschleißen nicht,<br />

• geringe Wanddicken sind gießbar,<br />

• es entsteht kein oder nur<br />

ein kleiner Grat in der Formteilung,<br />

• die Putzkosten sind niedrig,<br />

• das Verfahren ist umweltfreundlich<br />

und arbeitsphysikalisch günstig.<br />

Schematische Darstellung des<br />

Verfahrensablaufs bei waagerechter Formteilung<br />

Einguss<br />

Einguss<br />

Flächenheizung<br />

Flächenheizung<br />

Modellfolie<br />

Modellfolie<br />

Folienspannrahmen<br />

Folienspannrahmen<br />

Modellfolie<br />

Modellfolie<br />

Formkasten<br />

Formkasten<br />

Saugrohr<br />

Saugrohr<br />

Modell<br />

Modell<br />

Formentlüftung<br />

Formentlüftung<br />

Luftabsaugdüsen<br />

Luftabsaugdüsen<br />

Modellplatte<br />

Modellplatte<br />

Modell<br />

Modell<br />

<strong>Vakuum</strong>kasten<br />

<strong>Vakuum</strong>kasten<br />

• Bild 3: Teil einer <strong>Vakuum</strong>-Formanlage mit waagerechter<br />

Formteilung (Kerneinlegestrecke)<br />

• Bild 6: Fertiges Formteil mit senkrechter Formteilung<br />

• Bild 9: Der fertige Abguss – ein Schiebergehäuse<br />

DN 400/PN 10, hergestellt aus Gusseisen mit Kugelgraphit<br />

EN-GJS-400-15<br />

6


Die erwärmte und damit in hohem Maße plastisch verformbare<br />

Kunststoff-Folie wird auf das Modell abgesenkt. Der<br />

<strong>Vakuum</strong>kasten wird mit einem Unterdruck von 0,5 bis 0,6<br />

bar beaufschlagt, wodurch die Folie exakt an die Außenkontur<br />

des Mo dells angesaugt wird. Anschlie ßend wird<br />

auf die Folie eine Schlichte aufgetragen.<br />

Der doppelwandige, mit Saugrohren ausgerüstete und an<br />

seiner Innenseite mit Saugfenstern versehene Formkasten<br />

wird auf die Modelleinrichtung abgesenkt.<br />

Der Formkasten wird mit trockenem, binderfreien Sand<br />

feinster Körnung gefüllt, der durch Vibrieren vorverdichtet<br />

wird. Das Formteil wird mit einer Kunststoff-Folie abgedeckt.<br />

Mit dem Einschalten des Unterdrucks wird der Sand zwischen<br />

den beiden Folien vom atmosphärischen Luftdruck<br />

zusammengepresst. Nach Abschalten des Unterdrucks im<br />

Modellträger wird das beidseitig von Kunststoff-Folie<br />

„verschlossene“ und weiterhin vom Unterdruck beaufschlagte<br />

Formteil von der Modelleinrichtung abgehoben.<br />

Das Formunterteil wird auf die gleiche Weise hergestellt<br />

und gewendet. Eventuell notwendige Kerne werden eingelegt<br />

und beide Formteile zur gießfertigen Form zusammengesetzt.<br />

Der Unterdruck bleibt während des Gießens und<br />

Erstarrens der Schmelze eingeschaltet.<br />

Beim Gießen verdampft bzw. verbrennt die Folie unter<br />

dem Einfluss des Gießmetalls. Aufgrund des Unterdrucks<br />

dringen die Folienrückstände in die Form ein und bilden<br />

mit den Sandpartikeln eine dünne Schale, die die Form<br />

in ihrer Randschicht verfestigt.<br />

Unterstützt wird dieser Vorgang durch die aufgetragene<br />

Schlichteschicht. Zum Ausleeren des Formkastens wird<br />

das <strong>Vakuum</strong> abgeschaltet, der Sand rieselt heraus, das<br />

Gussstück liegt frei zur weiteren Handhabung.<br />

Deckfolie<br />

• Bild 4: Absenken der erwärmten Modellfolie<br />

• Bild 5: Modell mit exakt vom Unterdruck angesaugter Folie<br />

• Bild 7: Formteil mit eingelegtem Kern<br />

• Bild 8: Abgießen von <strong>Vakuum</strong>formen<br />

mit senkrechter Formteilung<br />

7


Massgenauigkeit<br />

Bedingt durch den besonderen Arbeitsablauf<br />

beim <strong>Vakuum</strong>-Formverfahren<br />

• Verwendung sehr feinkörniger<br />

klassierter Formsande<br />

• hohe und gleichmäßige Sandverdichtung<br />

• kein \/erschleiß an den Modelleinrichtungen<br />

• meist keine Aushebeschräge notwendig<br />

• für das Ziehen des Modells aus der Form ist<br />

normalerweise kein Vibrieren erforderlich<br />

• keine Formwandbewegung aufgrund hoher Formhärte<br />

• keine Formänderung durch sich<br />

verflüchtigende Formstoffzusätze<br />

sind Maßgenauigkeit und Gewichtskonstanz der<br />

Gussstücke hervorragend.<br />

Dies gilt selbst für große Gussstückabmessungen, hohe<br />

Stückgewichte und kom plizierte geometrische Formen.<br />

Auch die Reproduzierbarkeit der günstigen Werte in der<br />

Serienfertigung ist gewährleistet, von Los zu Los sind keine<br />

Unterschiede feststellbar.<br />

Messergebnisse von 10 Tischen gegen übergestellt dem<br />

Genauigkeitsgrad GTB 15, der nach DIN 1686 engsten<br />

Allgemeintoleranz für Gusseisen mit Lamellengraphit.<br />

Beim formgebundenen Längenmaß von 1250 mm beträgt<br />

die Streubreite 0,8 mm, was 0,06 % entspricht; vergleichsweise<br />

erlaubt GTB 15 nach DIN 1686 für dieses Nennmaß<br />

ein Toleranzfeld von 4,4 mm.<br />

• Bild 10: Tisch für eine Fräsmaschine; Werkstoff: EN-GJL-250,<br />

Abmessungen: 1250 x 800 x 140 mm, Gewicht: 560 kg;<br />

Maßauswertung von 10 Abgüssen siehe Tafel 1<br />

Als Anhaltswert für die Maßgenauigkeit kann etwa ± 0,3 %<br />

angegeben werden. Nähere Angaben zu den erreichbaren<br />

Toleranzen enthält Bild 15.<br />

Die Maßhaltigkeit und die Wiederholgenauigkeit von <strong>Vakuum</strong>guss<br />

bieten dem Bearbeiter ausgezeichnete Ausgangsbedingungen;<br />

es werden in besonderem Maße die Anforderungen<br />

moderner Bearbeitungstechniken mit NC- und<br />

CNC-Maschinen erfüllt, ein Justieren ist üblicherweise<br />

nicht erforderlich.<br />

Allgemein von Einfluss auf die Maßgenauigkeit ist, ob es<br />

sich um ein sogenanntes formgebundenes oder nichtformgebundenes<br />

Maß handelt, ob es also von einem einzigen<br />

oder von mehreren Formteilen gebildet wird. Ein Beispiel<br />

hierzu wird mit dem Fräs maschinentisch in Bild 10 gegeben;<br />

seine Außenabmessungen betragen 1250 x 803 x 143 mm<br />

(L x B x H). Tafel 1 zeigt die zugehörige Auswertung der<br />

• Bild 11: Seiltrommel; Werkstoff: EN-GJS-400-15 oder<br />

EN-GJS-400-18-LT, Abmessungen: 800 x Ø 650 mm, Gewicht:<br />

280 kg; Maßauswertung von 15 Abgüssen siehe Tafel 2<br />

Tafel 2: Abmessungen von 15 vakuumgeformten abgüssen<br />

der Seiltrommel nach Bild 11<br />

Lfd. Nr. Masse Länge Breite Höhe Lfd. Nr. Abstände der Bordwand-<br />

Tafel 1: Masse und Abmessungen (kg) von zehn (mm) (mm) (mm)<br />

Bordwände Durchmesser<br />

vakuum geformten Abgüssen des Fräsmaschinentisches<br />

(mm)<br />

(mm)<br />

1 561,5 1250,3 805,2 143,3<br />

nach Bild 10<br />

2 560,0 1249,7 804,7 144,3 1 789,7 650,5<br />

3 557,5 1250,5 804,3 142,2 2 789,7 651,5<br />

Lfd. Nr. 4 Masse 561,0 Länge 1250,1 Breite 804,4 Höhe142,3<br />

Lfd. Nr. 3 Abstände 790,5 der Bordwand- 650,4<br />

5 (kg) 558,0 (mm) 1250,3 (mm) 804,4 (mm) 142,5 4 Bordwände 789,8 Durchmesser 652,0<br />

1<br />

6<br />

561,5<br />

562,5<br />

1250,3<br />

1249,9<br />

805,2<br />

804,4<br />

143,3<br />

142,0 5 (mm) 790,6 (mm) 651,4<br />

2<br />

7<br />

560,0<br />

557,0<br />

1249,7<br />

1249,8<br />

804,7<br />

804,2<br />

144,3<br />

142,2 6 791,0 650,0<br />

1 789,7 650,5<br />

3<br />

8<br />

557,5<br />

561,5<br />

1250,5<br />

1250,0<br />

804,3<br />

804,5<br />

142,2<br />

142,8 7 790,4 650,2<br />

2 789,7 651,5<br />

4<br />

9<br />

561,0<br />

562,0<br />

1250,1<br />

1250,3<br />

804,4<br />

804,5<br />

142,3<br />

142,6 8 790,1 650,4<br />

3 790,5 650,4<br />

5<br />

10<br />

558,0<br />

558,0<br />

1250,3<br />

1249,8<br />

804,4<br />

803,6<br />

142,5<br />

142,3 9 790,7 651,2<br />

4 789,8 652,0<br />

10 790,2 651,5<br />

6 Sollmaß 562,5 1249,9 1250,0804,4803,0 142,0143,0<br />

5 790,6 651,4<br />

11 790,3 651,5<br />

7 557,0 1249,8 804,2 142,2 6 791,0 650,0<br />

12 790,2 651,0<br />

8 Größtwert x max 561,5562,51250,0 1250,5804,5805,2 142,8144,3<br />

7 790,4 650,2<br />

13 790,0 651,2<br />

9 Kleinstwert x min 562,0557,01250,3 1249,7804,5803,6 142,6142,0<br />

8 790,1 650,4<br />

14 790,1 651,3<br />

10 Mittelwert x 558,0559,91249,8 1250,1803,6804,4 142,3142,7<br />

9 790,7 651,2<br />

15 789,7 652,0<br />

Standardabweichung s 2,08 0,27 0,40 0,69 10 790,2 651,5<br />

Sollmaß Streubreite R 5,5 1250,00,8 803,0 1,6 143,0 2,3 11 Sollmaß 790,3790,0 651,5650,0<br />

12 790,2 651,0<br />

Größtwert x max 562,5 =^ 0,98%<br />

1250,5 =^ 0,06%<br />

805,2 =^ 0,20%<br />

144,3 =^ 1,61%<br />

13 Größtwert x max 790,0791,0 651,2652,0<br />

Kleinstwert Zulässiges x min Toleranzfeld 557,0 1249,7 803,6 142,0<br />

14 Kleinstwert x min 790,1789,7 651,3650,0<br />

Mittelwert nach x DIN 1686 GTB 15 559,9 1250,14,4 804,4 4,0 142,7 2,6 15 Mittelwert x 789,7790,2 652,0651,1<br />

Standardabweichung s 2,08 0,27 0,40 0,69<br />

Standardabweichung s 0,39 0,63<br />

Streubreite R 5,5 0,8 1,6 2,3 Sollmaß Streubreite R 790,0 1,3 650,0 2,0<br />

=^ 0,98% =^ 0,06% =^ 0,20% =^ 1,61%<br />

Größtwert x max 791,0<br />

=^ 0,17%<br />

652,0<br />

=^ 0,31%<br />

Zulässiges Toleranzfeld<br />

Kleinstwert Zulässiges x min Toleranzfeld 789,7 650,0<br />

nach DIN 1686 GTB 15 4,4 4,0 2,6 Mittelwert nach x DIN 1685 GTB 15 790,2 3,8 651,1 3,8<br />

Standardabweichung s 0,39 0,63<br />

Streubreite R 1,3 2,0<br />

=^ 0,17% =^ 0,31%<br />

8<br />

Zulässiges Toleranzfeld<br />

nach DIN 1685 GTB 15 3,8 3,8


• Bild 12a: Achsbrücke für eine Lenkachse;<br />

Werkstoff: EN-GJS-400-15 oder EN-GJS-400-18-LT<br />

• Bild 12b: Achsbrücke für eine Starrachse;<br />

Werkstoff: EN-GJS-400-15 oder EN-GJS-400-18-LT<br />

Das Breitenmaß von 803 mm ist ebenfalls formgebunden;<br />

seine Streubreite beträgt 1,6 mm (=^ 0,2 %, nach GTB 15<br />

möglich: 4,0 mm). Beim nichtformgebundenen Höhenmaß<br />

von 143 mm – dieses wird von Formober- und -unterteil<br />

gebildet – ist mit 2,3 mm (=^ 1,6 %, nach GTB 15 möglich:<br />

2,6 mm) die Streubreite größer.<br />

Beim Breitenmaß in Tafel 1 fällt auf, dass das Sollmaß von<br />

803 mm außerhalb des in der Produktion erreichten Toleranzfeldes<br />

liegt.<br />

Das hat seine Ursache darin, dass bei der Modellherstellung<br />

nicht alle Einflussgrößen auf das vorzuhaltende<br />

Schwindmaß berücksichtigt werden konnten. Auf die Wiederholgenauigkeit<br />

des <strong>Vakuum</strong>-Formverfahrens hat<br />

dies aber keinen Einfluss, wie die Tafelangaben zeigen.<br />

Tafel 3: Masse und Abmessungen von 15<br />

vakuum geformten Nutzfahrzeug-Achsbrücken<br />

Lfd. Nr. Masse Länge Breite Höhe<br />

(kg) (mm) (mm) (mm)<br />

1 149,5 1615,0 182,3 386,0<br />

2 150,0 1614,0 182,3 385,3<br />

3 150,0 1614,0 182,1 385,6<br />

4 151,0 1613,5 182,7 385,3<br />

5 150,0 1614,0 181,5 384,9<br />

6 152,0 1613,5 181,6 385,4<br />

7 150,0 1613,0 182,4 385,3<br />

8 151,5 1614,0 181,6 385,2<br />

9 150,0 1614,0 181,8 385,3<br />

10 150,0 1614,0 181,7 384,7<br />

11 1614,0 181,6 385,6<br />

12 1614,0 182,4 385,6<br />

13 1613,0 181,7 384,9<br />

14 1614,0 181,9 384,3<br />

15 1613,5 181,8 384,9<br />

Größtwert x max 152,0 1615,0 182,7 386,0<br />

Kleinstwert x min 149,5 1613,0 181,5 384,3<br />

Mittelwert x 150,5 1613,8 182,0 385,2<br />

Standardabweichung s 0,81 0,49 0,38 0,43<br />

Streubreite R 2,5 2,0 1,2 1,7<br />

=^ 1,66% =^ 0,12% =^ 0,66% =^ 0,44%<br />

Zulässiges Toleranzfeld<br />

nach DIN 1685 GTB 15 5,0 2,8 3,2<br />

Parallele Bordwände sind ein kennzeichnendes Merkmal<br />

der Seiltrommel in Bild 11. Sie stehen senkrecht zur Rillenführung<br />

und werden ohne Konizität vakuumgegossen.<br />

Aufgrund der hohen Oberflächengüte ist jetzt der<br />

Seilverschleiß weit geringer als früher.<br />

Tafel 2 enthält Messwerte für den Durchmesser und den<br />

gegenseitigen Abstand der Bordwände. Bei nach GTB 15<br />

zulässigem Toleranzfeld von jeweils 3,8 mm beträgt dieses<br />

beim formgebundenen Abstandmaß von 790 mm nur 1,3<br />

mm (=^ 0,17 %), beim nichtformgebundenen Durchmesser<br />

von 650 mm jedoch 2 mm (=^ 0,31 %).<br />

Wesentlich größere Abmessungen als die bisher genannten<br />

Bauteile können Achsbrücken von Nutzfahrzeugen haben,<br />

von denen eine Starr- und eine Lenkachse in Bild 12 vorgestellt<br />

werden.<br />

Je nach Größe haben sie Stückmassen von etwa 100 bis<br />

mehr als 250 kg. Die Messergebnisse von 15 vakuumgeformten<br />

Achsbrücken nennt Tafel 3.<br />

Bei einem mittleren Längenmaß von rund 1614 mm beträgt<br />

die Differenz zwischen Größt- und Kleinstmaß nur 2 mm,<br />

was einem Toleranzbereich von 0,12 % entspricht; nach<br />

GTB 15 sind 5 mm zulässig.<br />

Außerdem ist hier der Massevergleich mit der vorher konventionell<br />

in Nassguss hergestellten Achsbrücke bemerkenswert,<br />

denn es wurde jeweils dasselbe Modell<br />

verwendet.<br />

Das <strong>Vakuum</strong>-Formverfahren führte aufgrund seiner hohen<br />

Formstabilität bzw. Formhärte zu einer um rund 6 %<br />

niedrigeren (Rohteil-)Masse.<br />

Für einen U-Bahn-Tunnelring von 5800 mm lichter Weite ist<br />

das Segment in Bild 13 bestimmt. Die Bogenlänge beträgt<br />

rund 2200 mm, der Sollwert für das Breitenmaß „B“ ist<br />

1104,9 ± 1,5 mm. Wie die Auswertung von 445 Segmenten<br />

zeigt, ist mit <strong>Vakuum</strong>guss die Standardabweichung s bei<br />

68 %iger Wahrscheinlichkeit auf nur 0,5 mm verringert<br />

worden, was 0,045 % entspricht. Hinsichtlich Maß, Form<br />

und Lage werden Genauigkeiten erreicht, die ein spanendes<br />

Bearbeiten der bogenförmigen Flansche überflüssig<br />

werden lassen.<br />

9


Massgenauigkeit<br />

Mit einem Größtmaß von nur 440 mm ist das Werkstück in<br />

Bild 14 – der Schließzylinder für eine Spritzgießmaschine<br />

– für <strong>Vakuum</strong>guss verhältnismäßig klein. Wie aus der Auswertung<br />

der Messergebnisse in Tafel 4 ersichtlich, liegt die<br />

Streubreite der Maßabweichungen im „üblichen“ Rahmen;<br />

dies gilt sowohl für das formgebundene Längen- und Breitenmaß<br />

als auch für das nichtformgebundene Höhenmaß.<br />

Die in den Tafeln 1 bis 5 sowie Bild 13 genannten Mittelwerte<br />

für die Maßtoleranzen sind in Bild 15 in Abhängigkeit vom<br />

Nennmaß dem Genauigkeitsgrad GTB 15 gegenübergestellt,<br />

der nach DIN 1685 die engste Toleranzreihe für Gusseisen<br />

mit Kugelgraphit (endet bei 800 mm Nennmaß) und<br />

nach DIN 1686 die engste Toleranzreihe für Gusseisen mit<br />

Lamellengraphit ist. Deutlich ist zu erkennen, dass mit dem<br />

<strong>Vakuum</strong>-Formverfahren die nach GTB 15 zulässigen Toleranzen<br />

halbiert werden, es wird sogar der Genauigkeitsgrad<br />

GTB 12 nach DIN 1680 erreicht. Eine Ausnahme bilden die<br />

nichtformgebundenen Maße, hier sind die Toleranzen etwas<br />

größer.<br />

Die bisherigen Beispiele stammen aus verschiedenen <strong>Vakuum</strong>gießereien.<br />

Um mögliche firmenabhängige Fertigungsunterschiede<br />

festzustellen, schlossen sich fünf Gießereien<br />

zu einem Ringversuch zusammen, bei dem mit derselben<br />

Modelleinrichtung gearbeitet wurde.<br />

B<br />

• Bild 13: Segment für einen Tunnelring mit 5800 mm lichter<br />

Weite in Leichtbauweise und Auswertung des Breitenmaßes B<br />

von 445 Abgüssen; Werkstoff: EN-GJS-500-7, Abmessungen:<br />

2200 x 1100 mm, 8 mm Rückenwanddicke, Gewicht: 400 kg<br />

Tafel 4: Masse und Abmessungen von zehn<br />

vakuum geformten Schließzylindern für eine<br />

Kunststoff-Spritzgussmaschine nach Bild 14<br />

Lfd. Nr. Masse Länge Breite Höhe<br />

(kg) (mm) (mm) (mm)<br />

1 147,6 439,0 440,1 399,6<br />

2 147,6 439,1 440,2 401,5<br />

3 148,0 439,4 439,5 401,8<br />

4 147,9 439,3 439,7 401,4<br />

5 148,0 439,9 440,0 401,7<br />

6 147,5 439,7 439,8 401,7<br />

7 147,9 439,7 440,0 401,5<br />

8 148,3 439,9 439,9 401,5<br />

9 148,0 440,3 439,7 401,2<br />

10 148,5 440,0 439,7 402,0<br />

Sollmaß 439,0 440,0 400,0<br />

Größtwert x max 148,5 439,9 440,2 402,0<br />

Kleinstwert x min 147,5 439,0 439,5 399,6<br />

Mittelwert x 147,9 439,6 439,9 401,4<br />

Standardabweichung s 0,32 0,9 0,7 2,4<br />

Streubreite R 1,0 0,9 0,7 2,4<br />

=^ 0,67% =^ 0,20% =^ 0,16% =^ 0,60%<br />

Zulässiges Toleranzfeld<br />

nach DIN 1686 GTB 15 3,4 3,4 3,4<br />

• Bild 14: Schließzylinder für eine Kunststoff-Spritzgießmaschine;<br />

Werkstoff: EN-GJS-400-15, Abmessungen:<br />

440 x 440 x 400 mm, Gewicht: 148 kg;<br />

Maßauswertung siehe Tafel 4<br />

10


6<br />

6<br />

1,6<br />

1,4<br />

1,6<br />

1,4<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

T<br />

T<br />

5<br />

4<br />

3<br />

2<br />

T )<br />

1,2<br />

T )<br />

1,0<br />

0,8<br />

0,6<br />

1,2<br />

1,0<br />

0,8<br />

0,6<br />

0,4 0,4<br />

1<br />

1<br />

0,2<br />

0,2<br />

0 0<br />

0 0200 200 400 400 600 600 800 800 1000 1000 1200 1200 1400 1400 1600 1600 1800 1800<br />

0 0<br />

0 0200 200 400 400 600 600 800 800 1000 1000 1200 1200 1400 1400 1600 1600 1800 1800<br />

• Bild 15: Maßtoleranzen von <strong>Vakuum</strong>guss in Millimeter (links)<br />

und Prozentangabe (rechts) in Abhängigkeit vom Nennmaß in<br />

Gegenüberstellung zum Genauigkeitsgrad GTB 15 nach<br />

DIN 1680, DIN 1685 und DIN 1686.<br />

Als Werkstück wurde der Tisch einer Fräsmaschine<br />

(Bild 16) mit einer Masse von 495 kg gewählt, der aufgrund<br />

seiner Abmessungen von 810 x 810 x 140 mm in Formkästen<br />

unterschiedlicher Größe passte und der sowohl horizontal<br />

als auch vertikal gegossen werden konnte.<br />

Tafel 5 nennt die Ergebnisse des Ringversuchs.<br />

Längen- und Breitenmaße halten sich mit 1,5 mm<br />

(=^ 0,18 %) beziehungsweise 2 mm (=^ 0,25 %) in engen<br />

Toleranzgrenzen, mit 0,6 mm – dies ent spricht 0,43 % bei<br />

einem Nennmaß von 138 mm – hat das nichtformgebundene<br />

Höhenmaß eine etwas größere Streubreite.<br />

Mit einer Streubreite von weniger als einem Prozent wurde<br />

auch eine hohe Gewichtskonstanz festgestellt. Die Messergebnisse<br />

des Ringversuches sind auch in Bild 15<br />

eingetragen. Man erkennt, dass sie im üblichen Rahmen<br />

liegen. Die Maßgenauigkeit des <strong>Vakuum</strong>-Formverfahrens<br />

ist folglich systembedingt, firmenspezifische Einflüsse sind<br />

ohne Relevanz.<br />

Die eingetragenen Messpunkte sind meist Mittelwerte aus<br />

10 bis 15 Einzelmessungen.<br />

Besondere Vorteile werden mit dem <strong>Vakuum</strong>-Formverfahren<br />

dann erzielt, wenn aufgrund von Maßgenauigkeit und Oberflächengüte<br />

räumlich gekrümmte Funktionsflächen so exakt<br />

hergestellt werden können, dass sie keiner mechanischen<br />

Bearbeitung mehr bedürfen.<br />

Dies trifft beispielsweise für den Ventilatorflügel in Bild 18<br />

zu, bei dem sich Lage-, Maß- und Gewichtsabweichungen<br />

sowie eine raue Oberfläche negativ auf die Laufruhe, die<br />

Konzeption und den Wirkungsgrad der Anlage auswirken<br />

würden.<br />

Bei einer Serie von 152 Stück unterschieden sich die<br />

Einzelstückmassen nur um 150 g, was bei einer Durchschnittsmasse<br />

von 75 kg einem Toleranzbereich von 0,2 %<br />

entspricht.<br />

Die Dickenmessungen aller Flügelblätter, sie haben Wanddicken<br />

von 4,2 bis 13,8 mm, erfolgten an jeweils 18 Messpunkten;<br />

0,1 bis max. 0,4 mm Abweichung wurden ermittelt.<br />

Tafel 5: Abmessungen eines bei verschiedenen Herstellern<br />

nach derselben Modelleinrichtung abgegossenen,<br />

vakuumgeformten Werkstücks nach Bild 16<br />

Lfd. Nr. Länge Breite Höhe<br />

(mm) (mm) (mm)<br />

1 811,0 809,0 138,5<br />

2 809,5 807,0 138,4<br />

3 810,5 808,5 138,9<br />

4 811,0 809,0 138,4<br />

5 810,5 807,5 138,3<br />

• Bild 16: Tisch einer Werkzeugmaschine;<br />

Werkstoff: EN-GJL-250, Abmessungen: 810 x 810 x 140 mm,<br />

Gewicht: 500 kg; Maßauswertung siehe Tafel 5<br />

Größtwert x max 811,0 809,0 138,9<br />

Kleinstwert x min 809,5 807,0 138,3<br />

Mittelwert x 810,5 808,2 138,5<br />

Standardabweichung s 0,61 0,91 0,23<br />

Streubreite R 1,5 2,0 0,6<br />

=^ 0,18% =^ 0,25% =^ 0,43%<br />

Zulässiges Toleranzfeld<br />

nach DIN 1686 GTB 15 4,0 4,0 2,6<br />

11


Guss ohne Konizität<br />

Im Gegensatz zu nach konventionellen Verfahren hergestellten<br />

Gussstücken kann bei <strong>Vakuum</strong>guss zumindest<br />

partiell auf eine Modellschräge verzichtet werden.<br />

Denn durch das Umsteuern des Unterdruckes beim Formvorgang,<br />

d.h. beim Abheben des Formteils von der Modelleinrichtung,<br />

besteht zwischen Modell und Folie fast kein<br />

Reibungswiderstand, sodass sich das Modell auch bei<br />

einer Formschräge von 0° leicht abziehen lässt.<br />

Hier sind lohnende Aufgaben für den Konstrukteur, zusammen<br />

mit dem Gießer wirtschaftliche Lösungen produktbezogen<br />

zu erarbeiten, um auch diesen Vorteil des <strong>Vakuum</strong>-<br />

Formverfahrens voll zu nutzen. Bild 11 hat bereits eine<br />

solche Lösung gezeigt. Die Bordwände der Seiltrommel, sie<br />

haben einen Außendurchmesser von 650 mm, mussten früher<br />

an der Innenseite wegen der vorhandenen Formschräge<br />

bearbeitet werden, um einen einwandfreien Seileinlauf zu<br />

gewährleisten.<br />

Durch Verwendung von <strong>Vakuum</strong>guss konnte dieses Bearbeiten<br />

entfallen und das Fertigprodukt kostengünstiger<br />

bereitgestellt werden. 130 mm hoch sind die Seitenwände<br />

des Gehäuses in Bild 17, sie werden ohne jede Formschräge<br />

gegossen. Neben den großen Durchbrüchen werden<br />

auch die kleineren Bohrungen ohne Verwendung von Kernen<br />

vorgegossen. Beides vemindert den früher<br />

notwendigen Bearbeitungsaufwand erheblich.<br />

Ein weiteres Beispiel folgt aus dem Armaturenbereich.<br />

Das Keilschiebergehäuse im vorhergehenden Bild 9 wird<br />

stehend gegossen, Kopfflansch (Bild 19) und beide Durchgangsflansche<br />

haben keine Konizität, überdrehen der Dichtflächen<br />

genügt als Bearbeitung.Die verwendeten Formstoffe<br />

und der spezielle Fertigungsablauf beim <strong>Vakuum</strong>formen<br />

führen zu exzellenter Oberflächengüte der Werkstücke. Dies<br />

hat mehrere Ursachen.Durch Verwendung von trockenem,<br />

binderfreien Formsand kann beim Vibrationsverdichten und<br />

nachfolgendem Aufbringen des <strong>Vakuum</strong>s keine sogenannte<br />

Brückenbildung zwischen einzelnen Sandkörnern und<br />

damit unterschiedliches Verdichten auftreten, entsprechend<br />

gleichmäßig ist die Gussoberfläche. Außerdem wird ein sehr<br />

feinkörniger Sand verwendet, da auf die sonst notwendige<br />

Gasdurchlässigkeit der Form keine Rücksicht genommen<br />

zu werden braucht.<br />

Durch das Auftragen einer Schlichte auf die Folie wird der<br />

direkte Kontakt zwischen Metall und Formsand beim<br />

Gießen vermieden, die Oberflächengüte von vakuumgeformtem<br />

Guss ist daher nahezu unabhängig vom Gusswerkstoff.<br />

So ist es im Vergleich zu konventionellen Techniken<br />

schon erstaunlich festzustellen, dass beispielsweise bei<br />

Werkstücken aus Gusseisen und Stahlguss die gleiche<br />

feine Oberfläche vorhanden ist, obwohl Gießtemperatur<br />

und Aggressivität der Schmelze sehr unterschiedlich sind.<br />

Einen Eindruck von der hohen Abbilde genauigkeit und<br />

Oberflächengüte von vakuumgeformtem Guss soll mit<br />

Bild 20 gegeben werden; es zeigt den Ausschnitt eines<br />

Maschinenteils aus Gusseisen mit Lamellengraphit mit einer<br />

Masse von rd. 200 kg. Hier war die Modellfolie aus irgendeinem<br />

Grunde eingerissen, sie wurde vor dem Schlichten mit<br />

Transparent-Klebeband geflickt. Deutlich ist am Guss der<br />

erhabene „Abdruck“ des kreuzweise aufgeklebten Bandes<br />

zu erkennen.<br />

• Bild 17: Seitenkasten; Werkstoff:<br />

G-AISi8Cu3, Abmessungen:<br />

650 x 480 x 130 mm,<br />

Gewicht: 11 kg<br />

• Bild 19: Kopfflansch des<br />

Keilschiebergehäuses nach Bild 9<br />

(DN 400), der, wie auch die beiden<br />

Durchgangsflansche, ohne<br />

Konizität gegossen wird<br />

12<br />

• Bild 18: Flügel für<br />

Windkanalgebläse;<br />

Werkstoff: EN-GJS-400-15,<br />

Länge: 750 mm,<br />

Gewicht: 75 kg<br />

Während frühere Verfasser bezüglich der Oberfläche von<br />

<strong>Vakuum</strong>guss nur verbale Vergleiche zogen und sie mit der<br />

von gewalztem Stahl verglichen, haben inzwischen objektive<br />

Messungen stattgefunden, womit Werturteile quantifiziert<br />

werden können. Wie aus dem Profilschrieb in Bild<br />

22 a zu entnehmen ist, beträgt die Rau tiefe Rmax von<br />

<strong>Vakuum</strong>guss nur etwa 80 µm. In diesem Bild sind auch ein<br />

Profilschrieb von Trockenguss (furanharzgebunden, Bild<br />

22 b) und Gründsandguss (bentonitgebunden, Bild 22 c)<br />

wiederge geben.<br />

Die Feinheit der Oberfläche von <strong>Vakuum</strong>guss ist so hoch,<br />

dass das sonst übliche, zum Entfernen von Formstoffresten<br />

durchzuführende Strahlen mit zum Beispiel Stahlkies sogar<br />

negativen Einfluss haben kann, da dadurch die Oberfläche<br />

aufgeraut wird. Dies geht deutlich aus den Angaben<br />

in Tafel 6 hervor, wiederum im Vergleich zu konventionell<br />

geformtem Guss. Man kann folglich sogar sagen, dass das<br />

Strahlen ein „Feind“ des <strong>Vakuum</strong>gusses ist, vor allem dann,<br />

wenn es unsachgemäß durchgeführt wird.<br />

– Es ist noch darauf hinzuweisen, dass die Angaben der<br />

ersten Zeile in Tafel 6 – mit Drahtbürste gereinigt –<br />

die Auswertung der Profilschriebe in Bild 22 sind.


oberflächengüte<br />

• Bild 20: Der mit Transparent-Klebeband geflickte Riss der<br />

Modellfolie ist deutlich auf dem Abguss zu erkennen, ein<br />

Zeichen der hohen Abbildegenauigkeit von <strong>Vakuum</strong>guss<br />

• Bild 21: Oberflächengüte von sandgestrahltem Al-Kokillenguss<br />

(oben) und Al-<strong>Vakuum</strong>guss (unten), bei dem kein Sandstrahlen<br />

notwendig ist; V = 5:1 (Orig.: 6:1)<br />

a = <strong>Vakuum</strong>guss<br />

Das Aufrauen der Gussoberfläche durch das Strahlen trifft<br />

auch für den konventionellen Aluminium-Kokillenguss zu.<br />

Üblicherweise muss es hier zum Entfernen der Oxidhäute<br />

durchgeführt werden, bei <strong>Vakuum</strong>guss ist dies nicht nötig.<br />

In Bild 21 werden fünffach vergrößert beide Oberflächen<br />

einander gegenübergestellt, deutlich sind die Unterschiede<br />

zu er kennen.<br />

b = Trockenguss<br />

c = Nassguss<br />

Auch unter der Oberfläche – in der Randschicht – hat <strong>Vakuum</strong>guss<br />

bemerkenswerte Eigenschaften. Eine Gusshaut<br />

im üblichen Sinne entsteht nicht. Denn einerseits verhindert<br />

das vollständige Schlichten der Form Reaktionen zwischen<br />

Gießmetall und Formstoff, andererseits ist die Abschreckwirkung<br />

des trockenen Formstoffes wesentlich geringer als<br />

bei Nass guss.<br />

Letzteres zeigt ebenfalls Tafel 6 beim Vergleich der Zeilen<br />

zwei und drei: Ein Glühen bei 750 °C hat bei <strong>Vakuum</strong>guss<br />

keinen Einfluss auf die Rautiefe nach dem Strahlen. Die<br />

höhere Randschichthärte von Nassguss wird hingegen<br />

durch das Glühen verringert, sodass beim Strahlen<br />

Oberflächenunterschiede „eingeebnet“ werden können.<br />

• Bild 22<br />

Tafel 6: Einfluss des Strahlens mit Stahlkies auf die<br />

Oberflächengüte von unterschiedlich hergestellten Teilen<br />

aus Gusseisen mit Lamellengraphit<br />

Behandlungszustand<br />

Formverfahren<br />

<strong>Vakuum</strong>guss Trockenguss Nassguss<br />

(furanharz- (bentonitgebunden)<br />

gebunden)<br />

Rautiefe R max (mm)<br />

Gusszustand (ungeglüht),<br />

mit Drahtbürste gereinigt 1) 0,08 0,33 0,27<br />

Gusszustand (ungeglüht), mit Stahlkies<br />

in Schleuderrad- oder Freistrahlkabine<br />

gestrahlt 2) 0,09 bis 0,13 0,13 bis 0,14 0,23 bis 0,34<br />

Bei 750 °C geglüht,<br />

in Schleuderradkabine gestrahlt 2) 0,13 0,15 0,16<br />

1) Profilschrieb der Rautiefemessungen siehe Bild 22 · 2) Mit unterschiedlichen Stahlkies-Feinanteilen<br />

Infolge seiner geringen Rautiefe hat vakuumgeformter Guss<br />

eine lackierfähige Oberfläche, durch Wegfall des sonst notwendigen<br />

Spachtelns werden Kostenvorteile erzielt, wie<br />

mit der Seitenwand für eine Druckmaschine in Bild 23 ein<br />

Beispiel gegeben wird.<br />

Der Oberflächengüte kommt auch entgegen,<br />

dass der in der Formteilung zwangsläufig<br />

entstehende Grat bei <strong>Vakuum</strong>guss üblicherweise<br />

gleichmäßig ausgebildet und sehr<br />

klein ist, sodass er unverputzt belassen<br />

werden kann.<br />

Muss ein Grat aber doch beigeschliffen<br />

werden, so würde schon ein ungleichmäßiges<br />

Andrücken der Schleifscheibe genügen,<br />

um ein unsauberes Schliffbild am Stück zu<br />

erhalten, wie Bild 25, schematisch zeigt; bei<br />

hohen Anforderungen an die Oberflächengüte<br />

muss hier gespachtelt werden.<br />

13


Mechanische Eigenschaften<br />

• Bild 23: Seitenwand für eine Druckmaschine; Werkstoff: EN-<br />

GJL-250, Abmessungen: 80 x 1050 x 1280 mm, Gewicht: 480 kg<br />

Dies lässt sich vermeiden, wenn entsprechend Bild 25,<br />

unten, am Modell in Höhe der Formteilung eine Fase vorgesehen<br />

wird, die nicht beigeschliffen wird und später am<br />

Werkstück, beispielsweise als umlaufender Ring, deutlich<br />

zu erkennen ist. In diese Fase wird fast unsichtbar der Grat<br />

integriert. Tritt doch ein beizuschleifender Formteilungsgrat<br />

auf, so wird die Fase auf ihrer gesamten Höhe bzw. Breite<br />

überschliffen, das Schliffbild ist gleichmäßig, ungleichmäßiges<br />

Schleifen fällt in bestimmtem Umfang nicht auf.<br />

Die gute Oberfläche von <strong>Vakuum</strong>guss hat für den Maschinen-<br />

und Anlagenbauer dann eine entscheidende Bedeutung<br />

beziehungsweise ist für ihn ein wichtiges Argument,<br />

wenn diesbezüglich an das Endprodukt besondere Anforderungen<br />

gestellt werden, es „mit den Augen gekauft wird“.<br />

Und auch funktionsbedingte Vorteile werden erzielt. So haben<br />

Filtertücher bei vakuumgeformten Kammerfilterplatten<br />

aufgrund deren guter Oberfläche eine längere Lebensdauer<br />

als früher.<br />

• Bild 24: Maschinengehäuse; Werkstoff: EN-GJL-250,<br />

Gewicht: 144 kg<br />

Abweichend von anderen Form- beziehungsweise Gießverfahren<br />

wird beim <strong>Vakuum</strong>-Formverfahren ein besonderes<br />

Abkühlverhalten der Schmelze in der Form festgestellt.<br />

Die Abkühlgeschwindigkeit ist zu Beginn kurzzeitig höher,<br />

weil das isolierende Gaspolster fehlt: Die Schmelze steht<br />

in direktem Kontakt mit der Formwand. Anschließend ist<br />

die Abkühlgeschwindigkeit deutlich geringer, was mit dem<br />

Fehlen der Formstoff-Feuchtigkeit, der geringeren Wärmeleitfähigkeit<br />

des Sandes und der fehlenden Konvektion im<br />

Formstoff begründet wird.<br />

Wie die Angaben in Tafel 7 zeigen, werden dadurch die Festigkeitseigenschaften<br />

nur wenig beeinflusst, die Unterschiede<br />

werden mit steigendem Sättigungsgrad noch geringer.<br />

Die niedrigere Härte beeinflusst günstig die Bearbeitbarkeit.<br />

Auch auf die Zähigkeitseigenschaften wirkt sich die langsame<br />

Abkühlgeschwindigkeit günstig aus. So sind beispielsweise<br />

Werkstücke aus EN-GJS-400-18-LT – nach DIN 1693<br />

eine Sorte mit gewähr leisteter Kerbschlagarbeit – problemlos<br />

im Gusszustand nach dem <strong>Vakuum</strong>-Formverfahren<br />

herzustellen, sofern eine Mindestwanddicke von etwa 12<br />

mm gegeben ist; eine zusätzliche Wärmebehandlung ist<br />

dann nicht erforderlich.<br />

Die langsame und gleichmäßige Abkühlung des Gussstücks<br />

nach dem Gießen mindert ferner die Gussspannungen.<br />

Auch bei recht hohen Anforderungen an den Spannungszustand<br />

eines Werkstücks ist in der Regel kein Spannungsarmglühen<br />

notwendig.<br />

• Bild 25: Ausführung des Formteilungs grates.<br />

oben: konventioneller Grat, beim Schleifen entsteht oft<br />

ein ungleichmäßiges Schliffbild<br />

unten: durch Anbringen einer Fase, die den Grat aufnimmt,<br />

wird ein gleichmä ßiges Schliffbild erreicht<br />

Die Wirtschaftlichkeit vakuumgeformten Gusses beginnt<br />

schon beim Modell. Da infolge der zwischenliegenden<br />

Kunststoff-Folie kein direkter Kontakt von Formsand und<br />

Modell vorhanden ist und daher kein Modellverschleiß<br />

auftreten kann, werden keine aufwendigen Metall- oder<br />

Kunststoffmodelle benötigt, es genügen „einfache“<br />

Holzmodelle ausreichender Stabilität.<br />

Selbst Modelle für das konventionelle Maschinenformverfahren<br />

sind verwendbar, die notwendigen Luftabsaugbohrungen<br />

lassen sich auch nachträglich noch problemlos<br />

anbringen.<br />

14


Wirtschaftlichkeit<br />

Hohe Oberflächengüte und enge Maß toleranzen verringern<br />

den Umfang einer mechanischen Bearbeitung, können sie<br />

unter Umständen sogar ganz entfallen lassen. Letzteres<br />

trifft vor allem dann zu, wenn auf eine Formschräge<br />

verzichtet werden kann.<br />

Das <strong>Vakuum</strong>-Formverfahren bietet mehrere Möglichkeiten,<br />

Werkstoff einzusparen und damit den Forderungen des<br />

Leichtbaus zu entsprechen. Die engen Maßtoleranzen<br />

erlauben eine entsprechende Verringerung der Wanddicke<br />

von tragenden Querschnitten. Ferner ist im Vergleich zu<br />

anderen Verfahren zwischen den geschlichteten Folien die<br />

Fließfähigkeit des Gießmetalls um etwa 20 % besser, was<br />

unter anderem dadurch bedingt wird, dass während des<br />

Gießens die Luft in der Form sowie die entstehenden<br />

Gießgase vom <strong>Vakuum</strong>system abgesaugt werden.<br />

Ein außerordentlich überzeugendes Beispiel für den Leichtbau<br />

mit <strong>Vakuum</strong>guss ist ein aus 10 Segmenten bestehender<br />

Tunnelring mit einer lichten Weite von 5800 mm, von denen<br />

Bild 13 eines zeigt. Hier ist es durch Verringern der Wanddicke<br />

gelungen, die wirtschaftliche Guss ausführung durchzusetzen<br />

und damit die bisherige Betonbauweise abzulösen.<br />

Bei Außenabmessungen von rd. 2200 x 1100 mm wird eine<br />

Rückenwanddicke von nur 8 mm (!) realisiert. Die beidseitigen,<br />

bogenförmigen Anschlussflansche werden ohne die<br />

Notwendigkeit einer spanenden Bearbeitung montagefertig<br />

vakuumgegossen; die Zahlenangaben zu Bild 13 vermitteln<br />

anhand des Breitenmaßes von rd. 1100 mm einen Eindruck<br />

von der hohen Fertigungsgenauigkeit.<br />

Masseminimierung hat im Fahrzeugbau eine ganz besondere<br />

Bedeutung, denn niedrige Eigenmasse senkt den<br />

Kraftstoffverbrauch und erhöht die Nutzlast. Maßnahmen<br />

in dieser Richtung sind vor allem dann wirkungsvoll, wenn<br />

es sich um ungefederte Bauteile handelt, wie beispielsweise<br />

Achsbrücken, Bild 12. Mit <strong>Vakuum</strong>guss wird hier gegenüber<br />

früher aufgrund der höheren Maßgenauigkeit die Masse um<br />

5 bis 7 % gesenkt.<br />

Doch dem konsequenten Ausnutzen aller vom <strong>Vakuum</strong>-<br />

Formverfahren gebotenen Möglichkeiten zur Wanddickenverringerung<br />

sind – abhängig von der geometrischen<br />

Gestalt des Werkstückes – auch Grenzen gesetzt.<br />

war eine Folge der Minimierung der Wanddicke, wodurch<br />

die Konstruktion in eine Vielzahl von Speisungsbereichen<br />

aufgelöst wurde. Die Dichtheit der hochbeanspruchten<br />

Knotenpunkte musste durch Röntgenprüfung nachgewiesen<br />

werden.<br />

Die geringe Abschreckwirkung des wasserfreien Formstoffs<br />

und seine gute Wärmeisolation bewirken ein nur langsames<br />

Erstarren des Gießmetalls und Abkühlen der Gussstücke.<br />

Das führt zu gleichmäßigen mechanischen Eigenschaften,<br />

auch bei erheblichen Wanddickenunterschieden. Da<br />

auch kleine Wanddicken bei Gusseisen grau erstarren und<br />

Kantenhärte nicht auftritt, ist die spanende Bearbeitung<br />

problemlos und kann unter kostengünstigen Bedingungen<br />

erfolgen.<br />

Die hohe Stabilität der <strong>Vakuum</strong>formen beeinflusst auch die<br />

Wirtschaftlichkeit; denn sie ist eine Voraussetzung für das<br />

sogenannte speiserlose Gießen von Gusseisenwerkstoffen,<br />

womit das Ausbringen – das Verhältnis von flüssigem<br />

Einsatz zu Rohguss – verbessert wird.<br />

Die günstigen Eigenschaften von <strong>Vakuum</strong>guss führen in<br />

zahlreichen Fällen zu wirtschaftlich interessanten<br />

Ergebnissen.<br />

Möglich sind:<br />

• Einsparen von Modellkosten,<br />

• Verzicht auf Dauerformen bei Leicht metallguss,<br />

• weniger oder kein Spachteln vor dem Lackieren,<br />

• kleinerer Bearbeitungsumfang,<br />

• bessere Bearbeitbarkeit,<br />

• Leichtbauweise,<br />

• spannungsarme Gussstücke<br />

Ein Gespräch zwischen Gussverbraucher und <strong>Vakuum</strong>gießer<br />

lohnt immer, vor allem dann, wenn es um Gussstücke<br />

geht, deren Masse bei Gusseisenwerkstoffen im Be reich<br />

zwischen etwa 100 kg und 1000 kg sowie bei Aluminium<br />

zwischen etwa 10 kg und 50 kg liegt.<br />

So lag die Schwierigkeit für den Gießer bei der Herstellung<br />

des Getriebegehäuses für den Antrieb einer Elektrolokomotive<br />

(Bild 26) – Werkstoff ist EN-GJS-400-15, die Wanddicke<br />

beträgt nur 8 mm – nicht in der Formfüllung beim Gießen,<br />

sondern im Dichtspeisen der vielen Knotenpunkte; dies<br />

Tafel 7: Einige mechanische Eigenschaften von fünf Sorten<br />

Gusseisen mit Lamellengraphit, gegossen in <strong>Vakuum</strong>- und<br />

in bentonitgebundenen Nassgussformen<br />

Probe- Sättigungs- <strong>Vakuum</strong>form Nassgussform<br />

Nr. grad<br />

Zug- Biege- Durch- Zug- Biege- Durchfestigkeit<br />

kraft biegung festigkeit kraft biegung<br />

S c (N/mm 2 ) (kN) (mm) (N/mm 2 ) (kN) (mm)<br />

1 0,84 346 14,1 11,2 321 12,7 9,6<br />

2 0,87 303 13,1 11,5 277 12,6 9,0<br />

3 0,89 274 12,4 10,8 268 11,8 8,7<br />

4 0,92 236 10,6 9,8 237 10,5 7,8<br />

5 0,96 216 10,1 7,8 228 10,3 7,0<br />

• Bild 26: Getriebegehäuse für den<br />

Antrieb einer Elektrolokomotive;<br />

Werkstoff: EN-GJS-400-15, Gewicht: 200 kg<br />

15


Konstruktionshinweise<br />

Dem Konstrukteur bietet das <strong>Vakuum</strong>-Formverfahren grundsätzlich<br />

die gleichen Möglichkeiten der Formgebung wie die<br />

konventionellen Sandformverfahren mit mechanischer oder<br />

chemischer Bindung des Formstoffs.<br />

Zu nennen sind beispielsweise der Einsatz von Kernen und<br />

die Ver wendung von Eingießteilen (Verbundguss); Hinterschneidungen<br />

können ohne Kerne kostengünstiger durch<br />

Verwendung von Losteilen am Modell oder mithilfe von<br />

in der Form verbleibenden Modellteilen aus Schaumstoff<br />

(partieller Vollformguss) ausgeführt werden. Daher gelten<br />

allgemein für das Konstruieren in <strong>Vakuum</strong>guss die „gussüblichen“<br />

Hinweise.<br />

Darüber hinaus gibt es einige Besonderheiten, deren<br />

Beachtung positiv die Wirtschaftlichkeit der Fertigung<br />

von <strong>Vakuum</strong>guss beeinflusst.<br />

15ϒ<br />

T H T H<br />

15ϒ<br />

T H T H<br />

Die Verwendung von trockenen, binderfreien Formsanden<br />

mit ihrer ausgezeichneten Fließfähigkeit ermöglicht nämlich<br />

die Herstellung auch von solchen Werkstückkonturen, für<br />

die bei anderen Verfahren zusätzlicher Aufwand notwendig<br />

wäre. Andererseits ist zu berücksichtigen, dass die Verformbarkeit<br />

der Modell-Abdeck folie nicht unbegrenzt ist. Zu beiden<br />

Punkten werden nachfolgend einige Beispiele gegeben:<br />

Die horizontalen Flächen von Spanntaschen und ähnlichen<br />

Ausnehmungen können bis zu einer Tiefe T von 50 %<br />

der Höhe H waagerecht ausgeführt werden.<br />

Bei größeren Tiefen bis T = H ist abhängig vom Verhältnis<br />

zueinander eine Neigung von bis zu 15° an der Fläche<br />

vorzusehen, die beim Formen oben liegt.<br />

Die hierbei jeweils entstehende Hinterschneidung wird<br />

mithilfe<br />

15ϒ<br />

eines Losteiles oder eines Schaumstoffteiles<br />

Ther gestellt. H<br />

15ϒ<br />

T<br />

H<br />

T < 0,5 H<br />

0,5 H < T < H<br />

0,5 H < T < H<br />

T < 0,5 H<br />

0,5 H < T < H<br />

0,5 H < T < H<br />

Schmiernuten lassen sich ohne<br />

Kern mithilfe von Losteilen oder<br />

Schaumstoffteilen herstellen. Ihre<br />

Dimensionierung (Verhältnis von<br />

Höhe zu Tiefe) entspricht derjenigen<br />

von Spanntaschen, wie vorstehend<br />

beschrieben.<br />

Befestigungsaugen können sowohl<br />

auf der Außen- als auch auf der<br />

Innenkontur angebracht werden;<br />

entstehende Hinterschneidungen<br />

werden mithilfe von Losteilen oder<br />

Schaumstoffteilen hergestellt.<br />

16


Die Tiefe T von Sacklochbohrungen, Taschen und<br />

Schlitzen ist begrenzt; sie beträgt max. 125 % des<br />

Durchmessers beziehungsweise der Breite B; die Länge<br />

von Schlitzen – offenen und geschlossenen – kann beliebig<br />

gewählt werden. Der Abstand B zwischen zwei Rippen<br />

soll mindestens 80 % der Rippenhöhe H betragen. Die<br />

Rippenlänge ist beliebig.<br />

Enge Zwischenräume, beispielsweise<br />

zwischen einem Auge und einer Wand,<br />

sind mit einer Rippe zu überbrücken.<br />

Fertigungsbedingt sind Verstärkungsrippen von nach<br />

anderen Verfahren hergestellten Bauteilen üblicherweise<br />

konisch, die am stärksten beanspruchte Zugfaser<br />

hat folglich den kleinsten Querschnitt (links); mit dem<br />

<strong>Vakuum</strong>-Formverfahren ist ein beanspruchungsgerechter<br />

Querschnitt problemlos möglich (rechts).<br />

An Teilen mit runden oder kugeligen Konturen ist auf deren<br />

höchstem Punkt nach Möglichkeit eine ebene, am Gussstück<br />

verbleibende Fläche zum Aufsetzen der Formentlüftung<br />

oder des Speisers vorzusehen; dadurch werden die<br />

Putzkosten gesenkt. Oft kann auf eine Formschräge<br />

verzichtet werden. Ist doch eine erforderlich, so können<br />

zumindest partiell senkrechte Wände vorgesehen<br />

werden, z. B. für Anlageflächen in Vorrichtungen.<br />

17


Produktbeispiele – Aluminium<br />

• Gehäuse; Werkstoff: G-AlSi12, Gewicht: 33 kg<br />

Abmessungen: 650 x 610 x 470 mm<br />

• Kühlergehäuse mit hohen Anforderungen<br />

an die Gasdichtheit; Werkstoff: G-AlSi10Mg wa,<br />

Gewicht: 10 kg, Abmessungen: 710 x 300 x 120 mm<br />

• Verschiedene Gussteile<br />

Material: G-AI<br />

10 cm<br />

18


Grau- und SphÄroguss<br />

• Filtergehäuse DN 200 für den Schiffbau;<br />

Werkstoff: GL-250, Gewicht: 112 kg<br />

• Kanaldeckel; Werkstoff: GJL-200;<br />

Gewicht: rd. 80 kg, Ø 700 mm<br />

• Gehäuse DN 400 für Wasserzähler;<br />

Werkstoff: Gusseisen mit Lamellen- oder Kugelgraphit,<br />

Gewicht: 250 kg<br />

• Triebwerksgehäuse;<br />

Werkstoff: GJL-250, Gewicht: 495 kg<br />

• Seitenschilder für eine Blechschere; Werkstoff: Gusseisen<br />

mit Lamellen- oder Kugelgraphit, Stückgewicht: 52 kg<br />

19


Produktbeispiele – SphÄroguss<br />

• Palettenwagen für Formanlage; Werkstoff: GJS-500-7,<br />

Gewicht: 1070 kg, Abmessungen: 1800 x 1200 x 160 mm<br />

• Halbachse für Nutzfahrzeug;<br />

Werkstoff: GJS-400; Gewicht: 79 kg<br />

• Achsbrücke für Nutzfahrzeug;<br />

Werkstoff: GJS-400, Gewicht: 190 kg<br />

• Auskleidungsring für einen im Gerbirgsverbund gebauten<br />

Schacht von Ø 4800 mm im Kalibergbau, bestehend aus 9<br />

Segmenten mit einer Wanddicke bis 120 mm;<br />

Werkstoff: GJS-500-7, Segmentgewicht: 3,3 t<br />

• Gehäuse für Walzgerüst;<br />

Werkstoff: GJS-400-18-LT, Gewicht: 420 kg<br />

20


• Formkasten für eine Formanlage; Werkstoff: GJS-500-7; Gewicht: 800 kg;<br />

Abmessungen: 1790 x 1400 x 350 mm<br />

• Werkzeugträger für eine Spritzgießmaschine, ohne<br />

Formschräge nur mit Schleifzugabe gegossen;<br />

Werkstoff: GJS-500-7, Gewicht: 270 kg,<br />

Abmessungen: 580 x 550 x 400 mm<br />

• Platten für Filterpressen, mit Korrosionsschutz versehen;<br />

Werkstoff: GJS-500-7, Abmessungen: 2000 x 2000 x 80 mm<br />

• Achsgehäuse<br />

Werkstoff: GJS, Gewicht: 104 kg<br />

21


Produktbeispiele – Stahlguss<br />

• Ventilkörper für Gas-Pipeline<br />

bis 500 mm Nennweite (160 bar)<br />

Material: Cr-Ni-Stahl,<br />

Gewicht: 435 kg<br />

Russland<br />

• Mahlwerkzeug<br />

Werkstoff: Mangan-Stahl, Gewicht: 1005 kg<br />

Schweden<br />

• Gussteil für Space Shuttle Transport (NASA) „Best Casting of America in 2006“ Award by AFS<br />

L = ca. 2.500 mm, Material: Mangan-Stahl<br />

USA<br />

22


• Bauteile eines Eisenbahn-Fahrgestells<br />

Werkstoff: Carbon-Stahl, Gewicht: 560 kg<br />

China<br />

• Ventilkörper<br />

Material: Hochlegierter Stahl<br />

Japan<br />

• Eisenbahn-Fahrgestellrahmen<br />

Material: Carbon-Stahl<br />

Russland<br />

• Bauteile eines Eisenbahn-Fahrgestells<br />

Werkstoff: Carbon-Stahl, Gewicht: 430 kg<br />

China<br />

23


Produktbeispiele – Stahlguss<br />

1060 mm<br />

1040 mm<br />

940 mm<br />

930 mm<br />

570 mm<br />

660 mm<br />

• Hinterachslager für Industrietraktor<br />

Werkstoff: EN-GS<br />

Gewicht: 725 kg<br />

Russland<br />

• Hinterachslager für Industrietraktor<br />

Werkstoff: EN-GS<br />

Gewicht: 743 kg<br />

Russland<br />

• Transporter für Hochofenanlage<br />

Russland<br />

HEINRICH WAGNER SINTO<br />

Maschinenfabrik GmbH SINTOKOGIO GROUP<br />

Bahnhofstraße 101 ·• D-57334 Bad Laasphe<br />

Tel. +49 (0) 2752 907-0 •· Fax +49 (0) 2752 907-280<br />

www.wagner-sinto.de<br />

VO · 1000 · 06/11<br />

07-280

Hurra! Ihre Datei wurde hochgeladen und ist bereit für die Veröffentlichung.

Erfolgreich gespeichert!

Leider ist etwas schief gelaufen!