Dette er en fremragende artikel som er værd at læse.

Støbning (metal)

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Hæld støbejern i en sandform
Behandl sekvens ved støbning af tinsoldater

Støbningen (også støbningen eller arbejdet ) af metaller og legeringer er en fremstillingsproces, hvor emner ( støbninger ) er fremstillet af flydende metal - smelten . I den mest almindelige proces - formstøbning udført i støberier - hældes smelten i en hul form , hvorefter den størkner . Den indvendige overflade af hulformen er negativ af støbningens ydre overflade.

Støbning tilhører hovedgruppen af primærformning og er den vigtigste procesgruppe inden for dette. For støbning af ikke-metalliske materialer, se støbning (arketype) .

Processen med at hælde smelten i formene kaldes støbning . Hele proceskæden med formstøbning fra råmaterialet til støbningen omfatter også formkonstruktion , fremstilling af modeller , smeltning af materialerne og smeltebehandling samt efterbehandling: demoulding, varmebehandling og fettning . Sidstnævnte omfatter fjernelse af porte og fødere , der kun bruges til at levere smelte, men ikke er en del af støbning, afsandning, afgratning , afkalkning og reparation af støbefejl .

Når jern udvindes fra malm , støbes det flydende metal i stænger eller grise ( støbning af støbe ) eller i endeløse tråde ( kontinuerlig støbning ). Grisene forarbejdes yderligere i støberierne, hvorved jernet smeltes ned igen. Af de støbeprocesser, der bruges der , er det vigtigste sandstøbning , hvor der bruges former af sand, og trykstøbning , hvor smelten presses af et stempel til en permanent form, der bruges flere gange.

De vigtigste støbematerialer til støbninger er støbejern med en masseandel af den samlede produktion i støberier på omkring 75% og aluminiumlegeringer . De materialegenskaber, der er vigtige for støbning, er opsummeret i støbbarhed .

Støbnings- og leveringsvirksomhederne er opsummeret under betegnelsen "støberiindustri", som igen er bundtet i Tyskland i Forbundsforeningen for den tyske støberiindustri .

historie

Støbning i det gamle Egypten: opvarmning af ovnen med bælge øverst til venstre, fjernelse af beholderen med smelte fra ovnen nederst til venstre

Forhistorie og tidlig historie

Støbningen stammer fra kobberalderen , overgangsperioden fra yngre stenalder til bronzealder . De første metaller var allerede kendt i stenalderen. Guld , sølv og kobber forekom i naturen i en værdig , dvs. metallisk form. Kobber blev oprindeligt bearbejdet ved at hamre, hvilket gjorde det meget sprødt og skrøbeligt. Derfor blev det oprindeligt kun brugt som smykker; Alle kendte metaller kunne ikke bruges til værktøjer på grund af deres lave hårdhed og styrke. Med udviklingen af ​​smelteovne (såkaldte smelteovne ) omkring 3000 f.Kr. F.Kr. - først i Kina og Indien - blev det muligt at støbe metaller og udvinde kobber fra kobbermalm. Kobber har imidlertid været et problem ved støbning, fordi det har en tendens til at boble. Det har også et højt smeltepunkt og er relativt tyktflydende. Siden 1500 f.Kr. I Egypten blev der derfor brugt bælge i stedet for blæserør. Det afgørende gennembrud kom med teknikken til legering: legering af tin resulterede i bronze , som er fremragende til støbning, er betydeligt hårdere og stærkere end kobber og er derfor også velegnet til værktøj. Bronze erstattede således sten som det vigtigste værktøjsmateriale. Bronze, sølv og guld blev brugt til kunststøbning, bronze også til fremstilling af våben og værktøjer. Disse metaller blev også forarbejdet ved smedning og kørsel , men den vigtigste proces var støbning. [1] Siden smelteovnen udviklede sig fra den keramiske ovn, var de tidlige metalarbejdere også bekendt med konstruktionen af ​​keramiske former.

Antikken

I oldtiden blev bronze erstattet af jern som det vigtigste materiale, som ikke kunne støbes i Europa før middelalderen, mens kineserne havde brugt teknologien siden omkring 500 f.Kr. Styret. Bronzestøbning blev stadig brugt og videreudviklet inden for kunsthåndværk. Bronzestatuerne blev større og mere komplekse i løbet af antikken. Oprindeligt blev der kun lavet massive figurer omkring 30 cm høje. Senere blev støbningen af ​​hule støbninger (administreret hulstøbning ), som man delte meget materiale og så meget større emner tilladt, herunder hestestatuer i naturlig størrelse. Den tabte voksproces blev brugt : en voksbelægning blev anbragt over en lerbund, i hvilken formen, der skulle fremstilles, blev inkorporeret. Derefter blev dette lag omgivet af et andet lag ler. Smelten blev hældt i det mellemliggende lag af voks, som brændte den. I en videreudvikling af processen blev statuerne potte i individuelle dele såsom arme eller hoveder og loddet sammen. Hvis de enkelte dele mislykkedes, skulle hele formen ikke laves om. [2]

middelalderen

I højmiddelalderen, takket være de nye skaftovne , var forløberne til kuppelovnene , produktionen af støbejern ( støbt, men ikke formbart jern), der nu blev brugt i kunststøbning, for første gang vellykket. Derudover blev bælgen i stigende grad drevet af vandkraft. Støbejern og smidigt jern blev undertiden produceret i de samme skaftovne. [3] Nogle af formene blev bygget i støberiet og transporteret til ovnene, og noget af støbejernet blev smeltet ned igen i støberierne. Klokkestøbningen opnåede særlig betydning.

Tidlig moderne tidsalder

16,8 t Dardanelles pistol . Bronzestøbning fra 1400 -tallet.

De første kanoner i den tidlige moderne æra blev smedet af smedejernsplader , men det var dyrt. Herefter fik bronzestøbning betydning. Bronzekanonerne blev først fremstillet i fuld støbning og derefter boret, senere blev de støbt over en kerne, og det eksisterende hul blev kun boret ud, hvilket sparede støbemasse og bearbejdningstid. Kort før industrialiseringen blev støbejerns kanoner også støbt over en kerne og derefter boret ud.

Barok

Industriel alder

Under industrialiseringen blev støbejern et vigtigt byggemateriale . Nogle gange blev hele broer lavet af det. Mod slutningen af ​​1800 -tallet blev nye støbte materialer opdaget med aluminium og magnesium . Allerede i 1900 -serien blev dele til bilindustrien støbt af aluminium, men større anvendelser opstod først i midten af ​​det 20. århundrede.

I 1970'erne gjorde udviklingen af ​​moderne FEM -simulering det muligt at simulere og optimere støbeprocessen . [4]

Konkurrerende procedurer

Mange fremstillingsprocesser kan alternativt bruges. Støbning konkurrerer primært med formning ( smedning ) og bearbejdning (drejning, boring, fræsning, slibning). Disse kræver imidlertid råmateriale i fast form, som normalt blev fremstillet ved støbning. Selv meget komplekse former kan produceres under støbning, og den er velegnet til store serier. Små og mellemstore emner er mere tilbøjelige til at blive smedet eller bearbejdet.

Materialer med et meget højt smeltepunkt fremstilles ofte ved hjælp af pulvermetallurgi . I stedet for en smelte anvendes metalpulver. 3D -print er et alternativ til individuelle stykker. [5] [6]

Økonomisk betydning

Støbningen af ​​komplekse emner har den fordel i forhold til andre produktionsmetoder, at den kun omfatter relativt få procestrin og reducerer materialeforbruget, der B. opstår ved fræsning. Selv med vægtoptimeret komponentgeometri, som det kræves i flykonstruktion eller i medicinsk teknologi til titaniumstøbning , bliver støbning stadig vigtigere i forhold til bearbejdning. Andelen af ​​støberiernes produktion i den samlede produktion i fremstillingsindustrien i Tyskland udgør kun cirka en procent, men der er mange industrier, støberierne har brug for som leverandører. Hovedkunderne er bilindustrien (med en stærk opadgående tendens i de sidste årtier) og maskinteknik med over 50%. I modsætning hertil faldt efterspørgslen fra kul- og stålindustrien til støbte dele kraftigt.

I 2011 var antallet af ansatte i Tyskland 78.000, der arbejdede i omkring 500 støberier. Produktionsmængden er angivet i støberiet som emnernes samlede masse. I 2011 var det 5,8 millioner tons for Tyskland. [7] Den globale årlige produktion af støbegods var i 2013 over 100 millioner tons. I 2013 var Kina den vigtigste producent med 42,5 millioner tons, efterfulgt af USA (12,8 millioner tons) og Indien (9,3 millioner tons). Herefter følger Japan, Tyskland og Rusland med 5,3 til 4,3 millioner tons. [8.]

Udviklingsmuligheder

De tyske bilproducenter får alene omkring 3 millioner tons fra produktionen af ​​de tyske støberier. Dette viser, at industrien sandsynligvis vil blive hårdt påvirket af implementeringen af elektromobilitet , hvilket vil føre til eliminering af tunge mekaniske komponenter (motor, transmission osv.). Fokus for bilproduktionen skifter også til Asien. En anden vigtig trend er udviklingen af ​​lette støbte dele. Den håndstøbte støbning af store enkeltstykker og små serier er stort set blevet afbrudt i Tyskland af effektivitetshensyn, hvilket betyder, at store, håndstøbte individuelle stykker nu ofte skal hentes fra udlandet (f.eks. Brasilien).

Opnåelig nøjagtighed og produktivitet

Krumtapaksel i støbejern. De mørke områder blev skabt ved at hælde, de skinnende områder er blevet omarbejdet ved slibning . Den forskellige overfladeruhed kan tydeligt ses i den store udsigt.

De opnåelige nøjagtigheder er generelt lave. ISO -tolerancerne ligger mellem IT16 til IT11 (små er mere præcise), med særlige foranstaltninger også IT10. Nøjagtighederne i smedning er sammenlignelige ( præcisionssmedning op til IT8) ved bearbejdning betydeligt bedre med IT7 til IT6, hvorfor støbte dele ofte omarbejdes. Yderligere udvikling inden for støbningsteknologi forsøger at holde denne omarbejdning så lav som muligt. Som ved smedning er overfladeruheden relativt høj med gennemsnitlige ruhedsdybder på 63 um til 1000 um; til bearbejdning er den mellem 10 um og 0,25 um.

De serielle støbeprocesser som trykstøbning er meget produktive. I modsætning hertil vakuum støbning er en fremgangsmåde til præcision støbning af individuelle stykker, små serier eller prototyper af plast.

Energibalance og materialebrug

Materialudnyttelsen er meget god både i støbning og smedning. Kun omkring 10% af materialet går tabt, under bearbejdning, nogle gange fjernes over halvdelen af ​​den rå del i form af spåner. På trods af de store mængder energi, der kræves til smeltning, er støbning, ligesom smedning, derfor meget energieffektiv, hvis hele proceskæden til den færdige komponent overvejes, mens bearbejdning kræver omkring tre gange energien. [10]

Emnets spektrum og anvendelsesområder

En bred vifte af emner kan fremstilles med støbning. Nogle små dele vejer kun få gram, den største over 200 tons. De forskellige former, der kan produceres, er næppe begrænsede, især overflader i fri form, dvs. tredimensionelle buede overflader er mulige. Vigtige produkter er klokker (lavet af klokke støbning ), implantater og proteser , bronze statuer (lavet af bronze støbning ) og andre kunstige støbegods , kabinetter til pumper, gear og elektromotorer, skovlhjul , skibsskruer og turbineblade til rumfartsindustrien fremstillet af titanium eller nikkel. For den vigtigste forbruger sektor af støberi, bilindustrien, er hjul , chassisdele såsom bremseskiver , knudepunkter og forbinde den suspension , motorblokke , krumtapaksler , topstykker , udstødningsmanifold og mange andre dele er fremstillet, ofte ved sand støbning (støbejern) eller trykstøbning (aluminium). [11]

Materialesortiment - støbte materialer og støbbarhed

Materialer, der bruges i støberiet, betegnes som støbt materiale eller støbt legering, deres egnethed til støbning som støbbarhed .

Langt det vigtigste støbemateriale med en andel på 75% er støbejern , en jernlegering med mindst 2% kulstof (normalt omkring 4,3%). Ved 1200 ° C har den et betydeligt lavere smeltepunkt end stål (1500 ° C), som indeholder mindre end 2% kulstof. Derudover er støbejern meget let at støbe: Smelten er meget tynd og har gode formfyldningsegenskaber. Krympningen og krympningen under afkøling og størkning er lav. Derudover har støbejern meget gode ydeevneegenskaber, herunder slidstyrke og vibrationsdæmpning. De fleste typer støbejern indeholder stadig omkring 2% silicium, hvilket forbedrer støbbarheden. Støbejern støbes fortrinsvis i sandforme ( sandstøbning ).

Det næstvigtigste støbte materiale, målt som massefraktionen af ​​den samlede produktion i støberier, er støbt aluminium , en aluminiumlegering, der stadig indeholder silicium, magnesium eller kobber. De smelter ved omkring 570 ° C og er også meget lette at støbe. Støbte aluminiumlegeringer kan også bruges til filigrankomponenter, hvis former ikke ville blive fuldstændigt fyldt af andre materialer. Aluminiumslegeringer foretrækkes til trykstøbning .

Støbt stål og de forskellige kobberlegeringer ( messing , bronze , pistolmetal ) har stadig etcifret procenttal. [12] Medicinske implantater, men også flydeler er delvist støbt af titanium , men den støbte titandel kører i støberistatistikken under "Andet" og på den anden side behandles kun omkring 2% [13] af titanen ved støbning, fordi det har et meget højt smeltepunkt, og dets smeltning har en tendens til at absorbere ilt, hvilket i fast tilstand fører til skørhed.

Støbningsproces

Der er mange forskellige støbeprocesser, der kan klassificeres efter flere kriterier.

Kontinuerlig støbning

Hældning i forme, der stort set svarer til formen på den færdige del, støbningen , som bruges oftest. Der er også støbning af stænger eller plader , støbning af støbte og støbning af kontinuerlige, teoretisk uendelige tråde, den kontinuerlige støbning .

Afhængigt af formformfyldningen skelnes der mellem tyngdekraftstøbning , standardprocessen, hvor smelten falder i formen gennem tyngdekraftens virkning, såvel som centrifugalstøbning med centrifugalkræfter (til rotationssymmetriske dele) og trykstøbning , hvor smelten skubbes ind i formen ved at trykke på stemplet.

En særlig vigtig [14] opdeling skelner mellem processer med forme, der kun bruges én gang og ødelægges, når støbningerne fjernes ( tabt form ) og permanente forme , der bruges flere gange:

  • Støbning med tabte former. Modeller bruges til at fremstille forme. Der skelnes yderligere om, hvorvidt modellerne kan bruges én gang ( tabt model ) eller gentagne gange ( permanent model ).
    • Støbning med tabte forme og permanente modeller: Det er også kendt som sandstøbning, fordi formene er lavet af sand. Afhængig af formstøbeformen er den velegnet til individuelle dele og seriestykker samt ethvert emnestørrelse og har derfor stor økonomisk betydning. Talrige køretøjskomponenter fremstilles på denne måde. Da sand er meget temperaturbestandigt, bruges det hovedsageligt til at hælde støbejern og støbt stål.
Trykstøbning i henhold til koldkammerprocessen (bruges til aluminium)
  • Støbning med tabt forme og mistede modeller: Disse omfatter lost wax proces ( investeringer støbning ) og fuld formstøbning . I investeringsstøbning er modellerne lavet af voks og dækket med ler eller keramik. Derefter smeltes voksen, og formen fyldes med smelte. Det er kun velegnet til mindre mængder og små emnedimensioner, men opnår høj kvalitet. Ved fuld støbning er formene fremstillet af frigolit , omgivet af støbemateriale og derefter, uden at fjerne modellerne, hældt smelte over dem, hvilket brænder modellerne. Det er velegnet til små mængder og også meget store støbninger.
  • Støbning med permanente forme. De er for det meste lavet af stål. De slides, når de kommer i kontakt med smelten, hvilket betyder, at emnerne har en dårligere overfladekvalitet og formnøjagtighed end tabte former. I tilfælde af lavsmeltende materialer som aluminium kan de hældes meget ofte, men sjældnere i tilfælde af højsmeltende materialer som kobber. Da de permanente former er meget dyre, har antallet af stykker en stærk effekt på enhedsprisen. [15]

Der er også en række særlige processer såsom Thixocasting , Vacuralgießen og squeeze støbning .

Proceskæde i støbning

Proceskæden i støbning består af

  • præparatet med fremstilling af forme og smeltning af materialerne,
  • støbningen, som omfatter fyldning af formen og størkning af smelten, samt
  • efterbehandling: afformning, fedtning og varmebehandling.

forberedelse

For at forberede sig på selve støbeprocessen, støbningen, er formene bygget til hvilke modeller er lavet på forhånd. For at kunne producere hulrum i emnerne produceres kerner og placeres i formene. Smelten fremstilles parallelt med disse opgaver. [16]

Modellering

Voksmodellerne til investeringsstøbning udskæres enten manuelt fra en voksmodel eller fremstilles ved støbning ved hjælp af en hovedmodel. Ved fuld støbning skæres styrofoam -modellerne af blokke og undertiden også samlet fra individuelle dele og limes sammen. Permanente modeller til sandstøbning kan laves af træ, keramik eller metal, som kan bruges forskelligt. I nogle tilfælde kan billige træmodeller kun bruges fem gange, metalmodeller betydeligt oftere. [17]

Formfremstilling og forberedelse af støbematerialer

Tabt form
e: lavement ;
w: føder;
k: kerne

Permanente former smides eller fræses af stål og kan koste flere 100.000 euro. [18] Tabte former er lavet af støbemateriale , der bruges for det meste sand, som holdes sammen med små mængder ler og vand. Formerne kan fræses af størknet sand ( direkte støbematerialefræsning ). Nogle af dem er fremstillet ved hjælp af 3D -print [19] . Normalt bruges der imidlertid modeller til formkonstruktion, over hvilket støbeformet placeres. Det stadig løse støbemateriale skal derefter størknes, til hvilket mange forskellige processer kan bruges. Dette omfatter simpel rystning og presning, som bruges i serieproduktion, fordi den kan automatiseres ( maskinforme ). Ved støbning af en maske anbringes et relativt tyndt lag støbemateriale over modellen og mættet med harpiks. Disse hærder i ovnen.

Formene skal ikke kun indeholde formen på emnerne, der skal fremstilles, men også yderligere åbninger til fødning i smelten. Hulrummet, som smelten hældes i, kaldes porten . Efter at formen er blevet fyldt, falder væskens volumen, kølemelten, hvorfor mere materiale skal strømme ind i formen. En enkelt port er ofte ikke nok, hvorfor der tilføjes såkaldte feedere , som fjernes med porten efter størkning. I det enkleste tilfælde består porten af ​​en åbning direkte over hulrummet til emnet. Bedre emnekvalitet kan opnås, hvis smelten falder til gulvet i en separat aksel og flyder ind i emnet fra siden. Der er mange varianter til form, størrelse og antal foderautomater og porte, da de har stor indflydelse på komponentkvaliteten. [20] [21]

Kerneproduktion og forarbejdning af kernestøbemateriale

Øvre og nedre kasse til sandstøbning med skær og stigerør

Kerner er nødvendige for at kunne fremstille støbte dele med hulrum. Kernerne lægges i formene og fjernes, efter at de er størknet. I tilfælde af permanente forme er kernerne normalt også lavet af metal; i tilfælde af sandforme er de lavet af sand. De ødelægges også efter støbning. Kerner er også påkrævet for underbøjninger . [22]

Smelteforberedelse

Arbejdere ved en elektrisk / induktionssmelteovn

Fremstilling af smelten omfatter sammensætningen af ​​råvarerne, smeltning i ovne og smeltebehandling.

Metaller kan bruges som råvarer direkte ved smelteværkerne, men større mængder skrot forarbejdes i støberiet. Industrien er præget af en høj genanvendelsesgrad. Noget af skrottet produceres i selve støberiet; dette omfatter defekte støbninger samt de fjernede føder- og portsystemer, der fungerer som cykelmateriale. Gammelt skrot fra brugte og strimlede komponenter forarbejdes også.

For at opnå en legering med den ønskede sammensætning skal forskellige råvarer blandes. Denne blanding er kendt som slægterne . Speciel software kan bruges til at beregne, hvilke mængder der kræves i hvilke proportioner til den billigste afgift.

Forskellige industrielle ovne bruges til at smelte metallerne. Kuppelovnen , lysbueovnen og induktionsovnen er af særlig betydning. De er velegnede til forskellige materialer i forskellige grader. Kuppler bruges til jernholdige materialer, lysbueovne til stål og ikke-jernholdige metaller, men begge bruges kun til smeltning. Induktionsovne og resistensovne er også velegnede til at holde smelten varm. Omkring 60 til 70% af et støberis energibehov skyldes smeltning. [23]

Derefter finder smeltebehandlingen sted. Der tilsættes forskellige stoffer til smelten, der forhindrer den i at reagere med iltet i luften og ellers ændres utilsigtet. Når smeltene inokuleres , tilføjes fremmede stoffer, der påvirker størkningen og dermed hårdheden og styrken af ​​den færdige støbning. [24]

For det meste smeltes metallerne i støberiet, nogle gange i stålværkerne eller smelteværkerne og transporteres derefter til støberiet med flydende metaltransport .

Cast

Hældning af flydende aluminium

At fylde smelten i formen kaldes støbning. Derefter og i nogle tilfælde parallelt med dette størkner smelten. Disse processer har en afgørende indflydelse på kvaliteten af ​​de støbte dele. [25] Smelten kan hældes i formen direkte fra ovnen, men den kan også hældes i sleve eller slever og først derefter i formene. [26]

Formfyldning

Støbt stykke med låge (øverst og venstre foran) og fremføring (nederst, cylindrisk). Delen var på hovedet i formen.

Smelten kan hældes direkte i formene, hvilket hovedsageligt udføres med forme, der er åbne øverst. Potting i et specielt hældningssystem er almindeligt . Smelten kan falde ned i formen ovenfra eller strømme ind i den fra siden eller nedenunder. Faldende smelter fører til hvirvler og turbulente strømme. Smelten blandes med luft og absorberer uønskede gasser, der senere forbliver som porer i støbningen. Formene fyldes dog relativt hurtigt. Med stigende formfyldning er der lidt eller ingen turbulens, hvilket fører til laminære strømninger. Afstøbningerne indeholder derefter kun få porer. Begge varianter kombineres med vippestøbning .

Smelten afkøles, når den kommer i kontakt med formen. Stivningen bør kun begynde, når formen er helt fyldt, ellers kan der være fejl. Nogle smelter bliver tyktflydende, når de afkøles, hvilket favoriserer ufuldkommenheder. Den tilsvarende støbeegenskab er formfyldningskapaciteten . Nogle forme opvarmes for at holde temperaturforskellen så lav som muligt, eller der bruges forme med lav varmeledningsevne. Dette forlænger imidlertid den efterfølgende størkning. Andre former, især permanente former, afkøles for at fremskynde processen og reducere temperaturbelastningen. [27]

Afkøling og størkning af smelten

Senest efter at formen er blevet fuldstændigt fyldt, afkøler smelten og reducerer dens volumen, hvilket kaldes (flydende) krympning . Smeltet skal strømme ind fra porten og stigerørene, indtil det størkner. Volumenændringer forekommer også under størkning som følge af krympning . Dette kan ikke længere kompenseres af feedere. Lydstyrken fortsætter derefter med at falde, indtil støbningen har nået stuetemperatur (fast kropskrympning).

Det præcise forløb af størkning og efterfølgende afkøling har en afgørende indflydelse på mikrostrukturen og dermed på hårdheden og styrken af ​​de støbte dele. Forskellige stoffer opløses i smelten. Da opløseligheden falder ved afkøling, udskilles disse stoffer. I tilfælde af støbejern udfældes f.eks. Grafit (kulstof). Typerne af støbejern klassificeres efter den (mikroskopiske) form af grafitten i støbejern med lamellær grafit , støbejern med vermikulær grafit (ormgrafit) og støbejern med kugleformet grafit , som adskiller sig i deres hårdhed og styrke. Opløste gasser kan også skilles fra smelten. Hvis de ikke kan flygte fra formen, forbliver de som porer eller hulrum . Kølehastigheden har også indflydelse på de støbte deles hårdhed og styrke. Ved langsom afkøling, for eksempel, er det let at arbejde grå støbejern skabt med hurtigere nedkøling . [28]

Efterbehandling

Efterbehandling omfatter afformning, hvor støbningerne fjernes fra formene. Dette kan gøres efter at de er afkølet til stuetemperatur eller umiddelbart efter at de er størknet. Vor allem in der Serienfertigung werden die Gussstücke möglichst früh aus den Formen entnommen, da dadurch einerseits die weitere Schrumpfung nicht durch die Form behindert wird und andererseits die Formen für ein erneutes Abgießen schnell wieder zur Verfügung stehen. Bei Dauerformen werden die Gussstücke mit Ausstoßern entfernt, bei verlorenen Formen wird die Form zerstört. [29]

Die weitere Nachbehandlung beinhaltet vor allem das Putzen sowie manchmal noch eine Wärmebehandlung.

Putzen

Das Gussputzen beinhaltet das Abtrennen von Anschnitt und Speißern, Entfernen von Kernen, Ent zundern (Brandstellen), Entsanden (Entfernen von Formstoffresten), Ausbessern von Gussfehlern und das Reinigen der Oberfläche. Teilweise werden auch noch Bearbeitungszugaben entfernt. Auf die Putzarbeiten entfällt ein großer Teil der Gesamtkosten in der Gießerei, da es sich nur teilweise automatisieren lässt. Eine putzgerechte Konstruktion des Gussstücks ist daher für die Stückkosten entscheidend. [30]

Wärmebehandlung

Die Wärmebehandlung soll die mechanischen Eigenschaften des Gussteils verbessern. Bei Temperguss (eine Gusseisensorte) zählt sie zum festen Bestandteil ( Tempern ist eine Form der Wärmebehandlung). Auch Stahlguss wird üblicherweise geglüht, da das Gussgefüge sehr grobkörnig ist. Bei anderen Werkstoffen kann die Wärmebehandlung auch entfallen. [31]

Gießprozess-Simulation

Beispielbild einer Software zur Simulation von Gießprozessen (hier beispielsweise zu Formfüllung und Erstarrung, Porositäten und Strömungsverhalten)

Die Gießprozess-Simulation nutzt numerische Methoden, um den gesamten Gießprozess inklusive Formfüllung, Erstarrung und Abkühlung von Gussteilen vorauszusagen und erlaubt auch die quantitative Vorhersage von mechanischen Eigenschaften, thermischen Spannungen und Verzug der Gussteile. Durch Simulation wird die Qualität eines Gussteils bereits vor dem Produktionsbeginn exakt beschreibbar und die Gießtechnik kann auf die gewünschten Teileeigenschaften ausgerichtet werden. Damit lassen sich nicht nur teure Probeabgüsse in der Entwicklung eliminieren. Die genaue Auslegung des gesamten Gießsystems spart darüber hinaus Energie, Material und Werkzeugkosten.

Software zur Simulation von Gießprozessen unterstützt den Anwender von der Auslegung des Bauteils, der Festlegung der Schmelzpraxis und der Gießtechnik über den Modellbau und die Formherstellung bis hin zur Wärmebehandlung und Nachbearbeitung. Damit können Kosten in der gesamten Fertigungskette konsequent eingespart werden.

Die Gießprozess-Simulation wurde seit den 1970er Jahren zunächst an Hochschulen, insbesondere in Europa und den USA, entwickelt und gilt als bedeutendste Innovation in der Gießereitechnik der letzten 50 Jahre. Seit den späten 1980er Jahren stehen kommerzielle Programme zur Verfügung, die den Gießereien erstmals Einblicke in die Gießtechnik möglich machen, die zuvor eine Blackbox war. Allerdings sind die Optimierung der Geometrie der Gussform und die Ermittlung der richtigen Gusskonfiguration (Material, Temperatur, Zeitdauer des Gießens usw.) relativ komplexe Prozesse, für die nicht durchweg exakte mathematische Modelle zur Verfügung stehen. Daher ist für die Entwicklung von Simulationsmethoden immer noch der Einsatz experimenteller Methoden notwendig.

Ausbildung

Der Arbeitsort heißt Gießerei, der Arbeiter Gießer. Die offiziellen Berufsbezeichnungen [32] sind:

  • Gießereimechaniker/in (Ausbildungszeit 3,5 Jahre) in den Spezialisierungen Hand formguss , Druck-, Kokillen- und Maschinenformguss.
  • Metall- und Glockengießer /in (Ausbildungszeit 3 Jahre) in den Spezialisierungen Kunst-, Glocken-, Metall- und Zinngusstechnik

Trotz maschineller Hilfsmittel werden relativ hohe körperliche Anforderungen an die Gießer und ihre Helfer gestellt.

In Österreich existiert seit dem 1. Juli 2010 der Lehrberuf Gießereitechnik. Dieser ersetzt die Vorgängerlehrberufe Gießereimechaniker, Former und Gießer. Der Lehrberuf Gießereitechnik unterscheidet Eisen- und Stahlguss von Nichteisenmetallguss. Beide Ausbildungen haben eine duale Ausbildungsdauer von vier Jahren. Gießereitechniker mit Schwerpunkt Eisen- und Stahlguss arbeiten in Betrieben des Gießereigewerbes und der Eisen-, Stahl- und Maschinenbauindustrie. Sie stellen Gussteile aus Eisen und Stahl her. [33] Gießereitechniker mit Schwerpunkt Nichteisenmetallguss arbeiten in Betrieben des Gießereigewerbes und der Leichtmetall-, Buntmetallgießereiindustrie und Maschinenbauindustrie. Sie stellen Gussteile aus Nichteisenmetallen und Legierungen, wie z. B. Aluminium, Messing, Bronze, Kupfer her. [34]

Siehe auch

Literatur

Weblinks

Commons : Gießen – Album mit Bildern, Videos und Audiodateien
Wiktionary: Gießerei – Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

Einzelnachweise

  1. Günter Spur: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen. Carl Hanser Verlag, München, Wien 1991, S. 38, 42, 44 f.
  2. * Günter Spur: Vom Wandel der industriellen Welt durch Werkzeugmaschinen. Carl Hanser Verlag, München, Wien 1991, S. 51.
    • Wolfgang König (Hrsg.): Propyläen Technikgeschichte – Band 3. Propyläen, Berlin 1997, S. 104 f.
  3. Johann Mehrtens: Der Gießerei-Schachtofen im Aufbau und Betrieb. Berlin 1942, S. 4. Digitales Archiv Springer Books, siehe Google Books .
  4. Fritz Klocke: Fertigungsverfahren 5 – Gießen, Pulvermetallurgie, Additive Manufacturing , 4. Auflage, Springer, 2015, S. 5 f.
  5. Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Fertigungstechnik. 11. Auflage. Springer, 2015, S. 2, 8.
  6. Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. V, 7.
  7. Heiko Lickfett: Wirtschaftliche Bedeutung der Gießereiindustrie , in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S.
  8. Die weltweiter Gießerei-Industrie. (PDF; 709 KB) In: get-in-form.de. Hüttenes-Albertus Chemische Werke GmbH, abgerufen am 7. Februar 2017 .
  9. Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Fertigungstechnik. 11. Auflage. Springer, 2015, S. 4
  10. Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Fertigungstechnik. 11. Auflage. Springer, 2015, S. 5.
  11. Andreal Bühring Polaczek: Technologische und wirtschaftliche Bedeutung in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 7–9, 85, 91, 96, 101, 216, 224.
  12. Fritz Klocke: Fertigungsverfahren 5 – Gießen, Pulvermetallurgie, Additive Manufacturing , 4. Auflage, Springer, 2015, S. 6 f, 9 f.
  13. Ilschner, Singer: Werkstoffwissenschaften und Fertigungstechnik 5. Auflage, Springer, 2010, S. 455.
  14. Fritz Klocke: Fertigungsverfahren 5 – Gießen, Pulvermetallurgie, Additive Manufacturing , 4. Auflage, Springer, 2015, S. 4.
  15. Fritz Klocke: Fertigungsverfahren 5 – Gießen, Pulvermetallurgie, Additive Manufacturing , 4. Auflage, Springer, 2015, S. 20.
  16. Fritz Klocke: Fertigungsverfahren 5 – Gießen, Pulvermetallurgie, Additive Manufacturing , 4. Auflage, Springer, 2015, S. 13.
  17. Böge: Handbuch Maschinenbau , Springer, 21. Auflage, S. M1 f.
  18. Matthias Blünkin: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 252, 272.
  19. Hartmut Polzin: Rapit Prototyping mit Formstoffen in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 237.
  20. Böge: Handbuch Maschinenbau , Springer, 21. Auflage, S. M3f.
  21. in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 112.
  22. Fritz Klocke: Fertigungsverfahren 5 – Gießen, Pulvermetallurgie, Additive Manufacturing , 4. Auflage, Springer, 2015, S. 15.
  23. Veronika Groten: Technologie des Schmelzens und Gießens in: Andreal Bühring Polaczek: Technologische und wirtschaftliche Bedeutung in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 112.
  24. Eike Wüller, Bin Lao, Benjamin Schelnberger: Schmelzebehandlung in: Andreal Bühring Polaczek: Technologische und wirtschaftliche Bedeutung in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 21.
  25. Fritz Klocke: Fertigungsverfahren 5 – Gießen, Pulvermetallurgie, Additive Manufacturing , 4. Auflage, Springer, 2015, S. 2.
  26. Roland Kahn: Schmelzetransport und Gießeinrichtung und Dosiertechnik beide in: Andreal Bühring Polaczek: Technologische und wirtschaftliche Bedeutung in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 171, 175.
  27. Veronika Groten: Technologie des Schmelzens und Gießens in: Andreal Bühring Polaczek: Technologische und wirtschaftliche Bedeutung in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 13.
  28. Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Fertigungstechnik. 11. Auflage. Springer, 2015, S. 18 f.
  29. Alfred Herbert Fritz, Günter Schulze: Fertigungstechnik. 11. Auflage. Springer, 2015, S. 15.
  30. Rüdiger Bähr, Stefan Scharf: Gussnachbehandlung und Fertigstellung der Gussteile zum Versnad in: Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 348.
  31. Andreas Bühring-Polaczek, Walter Michaeli, Günter Spur (Hrsg.): Handbuch Urformen , Hanser, 2014, S. 358.
  32. Bundesagentur für Arbeit, Berufsbeschreibungen bei BERUFENET
  33. Berufs- und Brancheninfo: Gießereitechnik – Eisen- und Stahlguss auf der Webseite der Wirtschaftskammer Österreich.
  34. Berufs- und Brancheninfo: Gießereitechnik – Nichteisenmetallguss auf der Webseite der Wirtschaftskammer Österreich.