Get these flashcards, study & pass exams. For free! Even on iPhone/Android!

1. Im Stadium der Formfüllung ist die Erzeugung von Gußstücken mit guten Oberflächen, genauen Kanten und Konturen und ohne Einschlüsse zu gewährleisten. Zu diesem Zweck muss die Form in einer optimalen Zeit gefüllt sein. Dies ist von den spez. Merkmalen des Gußstücks und Metalls aber auch von den Dimensionen des Gießsystems abhängig.

2. Nach der Formfüllung fungiert das Gießsystem als Speisesystem. Es sorgt für die Aufrechterhaltung des metallostatischen Druckes.

Grundlage der allgemeinen Anschnittgleichung

Wenn der Ausflußquerschnitt klein und der Behälterquerschnitt sehr groß ist, sinkt der Metallspiegel um Gefäß so langsam, dass dort mit einer Absinkgeschwindigkeit von 0 zu rechnen ist.

Daraus resultiert, dass die Geschwindigkeit am Ausfluß bei verlustloser Strömung so groß ist, als wenn das Metall aus der Höhe h frei fallen könnte.

v=Wurzel(2gh)

1. Mitreissen von Luft und Schlacke verhindern

2. Bildung starker Turbulenzen unterbinden. Es besteht die Gefahr des Luftansaugens und damit die der Oxid- und Schlackebildung

3. Es darf keine Erosion in Form oder Kernen durch das Anschnittsystem geschehen.

4. Sollte so gestaltet werden, dass es ein Temperaturgefälle entsteht. Dies ermöglicht eine gelenkte Erstarrung

5. Das Anstreben möglichst geringer Gießtemperatur sollte berücksichtigt werden. Möglichst kurzer Weg vom Einguß zum Formhohlraum.

6. Maßgebender Faktor oft die Wirtschaftlichkeit. Hohes Ausbringen setzt geringe Masse voraus!

Große Reaktionsneigung gegenüber Sauerstoff.Daher Gewährleistung einer ruhigen wirbelfreien Metallströmung und beim Eintritt in den Formhohlraum sehr wichtig um der Entstehung von Oxidhäuten und deren Einschwemmung in den Gußkörper zu Verhindern.

Turbulenzfrei nicht so wichtig da Gußeisen keine Oxidhaut bildet. Besonderes Augenmerk eher auf hoher Gußstückausbringung.

Bei Formen mit relativ kleinen Gießleistungen werden in der Regel Eingießtrichter verwendet.

Bei hohen Gießleistungen hingegen Gießtümpel.

Einfachste Form ist ein konischer Gießtrichter. Darüber hinaus gibt es noch Gießtümpel.

Durch Siebkerne oder Schlackenfänge. Es muss jedoch darauf geachtet werden, dass der Siebkern den Strahl nicht in viele einzelne Strahlen aufgeteilt wird und somit Luft ansaugt.

Zylindrische Fallrohre zeigen oft starke Einschürungen des Gießstrahles. Dadurch können Luft und Schlacke angesaugt werden. Zusätzlich ungünstig sind scharfe Ecken oder Kanten. Ein konisch geformter Einguß mit abgerundeten Kanten hingegen ist deutlich weniger verwirbelt. Idealerweise würde man den Eingießkanal an den sich nach dem Fallgesetz verformendern Flüssigkeitsstrahl anpassen. Dies zeigt die Berechnung des Eingießkanals nach Nielsen. Dies ist jedoch in der Realität nur sehr schwer realisierbar. Es wird an die parabolische Form in guter Annäherung ein linearer Konus verwendet.

Die hohe Strömungsgeschwindigkeit des herabstürzenden Metalls welches rechtwinklig umgelenkt werden muss, kann zu einer starken Turbulenzenbildung führen. Es bietet sich zuächst eine Stromlinienführung des Metalls an. Nachteil ist hier jedoch die erforderliche Kernarbeit im Übergang um einen runden Übergang zu formen. Des Weiteren ist die Tatsache dass keine Drosselung des Metallstroms stattfindet und dieser mit hoher Geschwindigkeit in den Lauf schießt nachteilig. Hierzu kann mit einem Sumpf gearbeitet werden, der sowohl das Metall drosselt, also auch den Strahl beruhigt. Hierbei hat sich ein fünfmal so großer Sumpf wie der Eingußquerschnitt als sinnvoll erwiesen.

Dient der waagerechten Zuführung des flüssigen Metalls zu den Anschnitten.

Sollte Verunreinigungen zurückhalten. Dies kann über einen Blindlauf mit Schlackenfang erreicht werden. Dies gilt vor allem für das zuerst einströmende Metall.  (Erosion)

Bei Übergangen sollten scharfe Querschnittsänderungen vermieden werden da sie zur Turbulenzbildung führen.

Wenn mehrere Anschnitte versorgt werden müssen, ist es sinnvoll den Laufquerschnitt stetig nach jedem Anschnitt zu verkleinern.

Es wurden Versuche mit einem sogenannten Zackenlauf gemacht, dieser ist jedoch nur bei absolut ruhiger Strömung vorstellbar. Ansonsten bewirken die Zacken eine zusätzliche Turbulenz.

normale rechteckige Anschnitte
Grat- oder Messeranschnitt
Connoranschnitt

kleinere Gussteile werden meistens am Speiser angeschnitten während große Gussteile mehrere Anschnitte vor allem an dünnen Querschnitten um Kaltschweissen zu vermeiden erhalten. Sie sollten  so platziert werden, dass das einströmenden Metall nicht gegen Kanten oder Kerne strömt um Erosionen zu verhindern.

Bei der Auslegung des Anschnittsystems ist zu beachten, dass der Putzaufwand wirtschaftlich bleibt. Hierzu sind flache rechtwinklige Anschnitte meist zielführend.

Bei sehr dünnwandigen und flächigen Gussstücken ist ein Grat oder Messeranschnitt sehr sinnvoll. Bei kleineren Gussstücken ist des Weiteren eine Sonderausführung des Messeranschnittes, der Connoranschnitt (Überlappung des Laufes von 0,1 - 0,2cm über das Gussstück) sinnvoll.

Darüber hinaus gibt es noch sogenannte Finger- und Bleistiftanschnitte. Sie werden bei großflächigen und dünnwandigen Gussstücken (z.B. Badewannen) eingesetzt.

Die optimale Gießzeit ist abhängig von vielen Faktoren:

- Art des Gusstückes
- Lage in der Form
- Vorhandensein von Speisern oder Kühlkokillen
- Ort der Metallzufuhr
- Temperatur der Schmelze
- Legierungszusammensetzung
- Eigenschaften des Geißmetalls
- Der Schülpzeit des Formstoffes
- Eigenschaften des Kernstoffes
- zulässigen Strömungsgeschwindigkeit der Schmelze
- Produktionsbedingungen

Druckbeaufschlagte Gießverfahren:
Bei einem druckbeaufschlagten System verringert sich der Querschnitt vom Einguß zum Anschnitt hin. Dadurch wird ein Rückstau bewirkt, welcher einen positiven Druck hervorruft. Der Anschnitt ist das geschwindigkeitsbestimmende Element bei der Formfüllung. Das Gießsystem ist ständig mit Metall gefüllt durch den Rückstau.

Druckloses System:
Der geschwindigkeitsbestimmende kleinste Querschnitt ist zumeist am Boden des Eingusses. Der darauffolgende Lauf ist ebenso wie der Anschnitt größer als der Einguss. (1:3:3)

1. Das Giessystem ist durch den Rückstau ständig mit Metall gefüllt. Es wird verhindert, dass sich der Metallstrom an irgendeiner Stelle von der Formwand ablöst.

2. Bei der Verwendung mehrerer Anschnitte ist der Metallfluss durch die Anschnitte ungefähr gleich. Bei drucklosen System erhält der entfernteste Anschnitt am meisten Metall aufgrund seiner kinetischen Energie. Diesem Effekt wird entgegengewirkt.

3. Druckbeauschlagte Systeme sind in der Regel Massenärmer weil kleiner

- relativ hohe Strömungsgeschwindigkeit, dadurch Gefahr von Turbulenzbildung

- Erosion durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit

- Füllung des Gießsystems erheblich schwieriger da kein Rückstaueffekt.

- Anschnitte führen nicht die gleiche Menge Metall. Durch die kinetische Energie des fließenden Metalls wird der am weitesten entfernte Anschnitt bevorzugt versorgt.

- Anschnitte deutlich größer daher mehr Kreislaufmaterial und mehr Putzaufwand

Steigkanal - Schlitzanschitt
Stufenanschnitt
Drehmassel
Speiser-Eingussverfahren
Keramische Gießfilter
Siebkerne

Besonderheiten:
gleichmäßige Temperaturverteilung nach beendeter Formfüllung

Einsatz:
dickwandige und gleichzeitig hohe Gussteile

Besonderheiten:
Abscheidung von leichten Teilchen welche Aufgrund des Auftriebs nach oben steigen. Sie gelangen somit nicht in den Anschnitt.

Einsatz:
Verunreingungen

Einsatz:
Eisenguss bei besonders dickwandigen, kompakten und möglichst symmetrisch gestalteten Gußstücken.

Besonderheiten:
Speiser und Einguss zugleich
Durch einlegen eines Siebkerns übernimmt der Speiser zunächst die Aufgabe des Eingusses. Durch die Strömung wird dieser während des Gießens in Position gehalten. Nach dem Gießen schwimmt er aufgrund der geringeren spezifischen Dichte auf. Der Einguss funktioniert nun als Speiser.
Erspart einiges an Kreislaufmaterial.

Einsatz:
Legierungen die zu Oxidbildung und Schaum neigen
nur bei drucklosen Systemen weil er erheblich als Drossel funktioniert es sei denn vor den Anschnitten,w as aber unwirtschaftlich ist!

Besonderheiten:
extrudierte Filter die mit quadratischen durchgehenden Zellöffnungen filtern
Schaumkeramikfilter die irregulär geformte Kanäle aufweisen.

Beide halten mechanisch grobe Verunreingungen zurück und erfahren einen Niederschlag der feineren Verunreinigungen an den Kanalwänden.

- Fungiert als starke Drossel
- Verstopft über kurz oder lang

Normalerweise Metalle Kontraktion bei Erstarrung.

Anders sieht es aus bei Wismut, Silicium, Antimon und z.B. Gußeisenlegierungen.

Bei Gußeisenlegierungen die eutektisch erstarren erfährt das Gußeisen durch den Graphit eine Expansion!

Flüssigkontraktion während des Abkühlens der flüssigen Phase

Erstarrungskontraktion während des Phasenüberganges Fest-Flüssig

Festkörperkontraktion in der festen Phase

Volumendefizite müssen dort ausgeglichen werden wo sie entstehen, am Phasenübergang fest-flüssig. Dazu ist es notwendig, dass ständig flüssiges Material zu den Orten nachströmen kann. Dieser VOrgang wird vom Speisungsvermögen des Gussstückes beeinflußt welches wiederum im Zusammenhang mit der Erstarrungsmorphologie steht.

EIne gerichtete Erstarrung liegt dann vor, wenn in allen Bereichen eines Gußstückes oder einer zu speisenden Gußstückpartie dem Speiser bzw. dem Wärmezentrum nähergelegene Volumenelemente stets später erstarren als weiter entfernte.

Dies gewährleistet, dass ständig flüssiges Speisematerial zu den ORten der Erstarrung fließen kann.

1. Er muss Speisemetall bereit halten
2. Er muss Speisemetall flüssig halten
3. Er muss das Speisemetall an das Gusstück abgeben können

Bei schwammartiger oder breiartiger Erstarrung da die Globuliten oder Dendriten eine gerichtete Erstarrung erschweren und den Metallfluss behindern.

Das Verhältnis von Volumen des Gussstückes zur Oberfläche.

Das Modul des Speisers soll 20% größer sein als das des Gussstücks. Auf diese Weise wird gewährleistet dass der Speiser erst nach dem Gussstück erstarrt und genügend Metall abgegeben kann.

Bei besonders großen Querschnitten im Sandguss, Maskenguss, Kokillenguss und Genauguss die Lunkergefährdet sind.
Beim Feinguss ist aufgrund der dünnen Querschnitte meist keine Speisung erforderlich, es kann durch die Gießströmung dichtgespeist werden.
Beim Druckguss wird aufgrund des hohen Drucks nachverdichtet. Trotzdem kommen in Druckgussteilen oft Lunker vor.

Offene Speiser
Blindspeiser

jeweils auf- oder angesetzt.

Der Luftzutritt zu einem Blindspeiser muss gewährt sein, dass der Speiser sonst aber einem bestimmten Punkt durch den entstehenden Unterdruck kein Metall mehr abgeben kann.

Aus diesem Grund wird entweder ein Luftdruckkern oder eine spitze Kerbe eingesetzt. Hierdurch wird ein Wärmezentrum erzeugt welches für den Luftstrom sorgt.

Dies ist auch der Effekt beim Williamsspeiser.

Speiser sollten nach Möglichkeit Kugelförmig sein. Die Kugel hat von allen Körpern gleichen Volumens die kleinste Oberfläche und stellt hinsichtlich des Wärmeverlustes die günstigste Gestalt dar. Wegen der formtechnischen Probleme wurde die Kugel selten bisher eingesetzt.

Ausgebildet werden können sie durch Abdeckkerne (teuer) und geschäumte Polystyrol Formen.

Die Polystyrolkerne werden vergast während das heiße Metall einströmt. Zusätzliche Kernarbeit ist nicht nötig.

Die Länge des Bereiches der sich aus Speiserzone und Endzone zusammensetzt, nennt man Sättigungsweite. Diese ist bei gegebener Erstarrungsmorphologie in starkem Maße vond er Gußstückgeometrie bzw. vom Querschnitt des zu speisenden Bereichs sowie von gezielten Kühlmaßnahmen abhängig.

Dadurch, dass Speiser groß dimensioniert werden um Speisemetall flüssig zu halten erschließt sich, dass es sinnvoll ist isolierende oder sogar wärmende Speiser einzusetzen um Kreislaufmaterial einzusparen. Kugelförmige Speiser sind ebenso sinnvoll.

Durch geeignete Kühlmaßnahmen und ein dadurch erzeugtes Wärmegefälle.

Durch Vermeidung von Knotenpunkten und scharfen Kanten

Untereutektisch:
Überlagerung von Flüssigkontraktion und Erstarrungskontraktion. Daher eine Primärerstarrungskontraktion. Trotz der Expansion durch das Graphit ist diese Kontraktion bestimmend.

Eutektisch:
Die Expansion überwiegt so dass diese Erstarrungsphase unter einer Expansion verläuft die so stark ist, dass die Primärerstarrungskontraktion durch Selbstspeisung teilweise oder völlig kompensiert werden kann.

Durch die Expansion bei eutektischer Zusammensetzung kann nicht nur eine Selbstspeisung sondern auch ein treiben des Formhohlraumes und dadurch eine Bildung von Treiblunkern hervorgerufen werden. Besonders ausgeprägt ist dies bei Gußeisen mit Kugelgraphit und damit die vermutlich eigentliche Ursache für die stärkere Lunkerneigung gegenüber Lamellengraphit.

Neben der Selbstspeisung bei naheutektischen Zusammensetzungen unter Verwendung fester, maßstabiler Formen, der Einstellung eines hohen Sättigungsgrades sowie von niedriger Gießtemperaturen ist die Verwendung von Ausgleichsspeiser eine Möglichkeit der Verhinderung von Volumenfehlern. Während der Erstarrungskontraktion kann ein Ausgleichspeiser Metall abgeben und dieses bei der Expansion wieder aufnehmen. Dadurch bleibt der Formhohlraum stabil, das Gussstück lunkerfrei.

Geschwindigkeitsbestimmend ist durch die Erstarrungskontraktion der Luftspalt zwischen Gussstück und Formwand.

Der Wärmehaushalt in der Dauerform wird wegen des relativ hohen Wärmediffusionsvermögens durch die Kühlung der Kokille bestimmt.

Die Erstarrungszeit eines in Sand gegossenen Bauteils beträgt ca. das 3- bis 5-fache eines entsprechenden Kokillenbauteils.

Fallendes Gießen:
Form wird über einen auf das Gußteil aufgesetzten Einguss gefüllt. Dieser dient auch gleichzeitig als Speiser.
Schnelle Formfüllung, Temperaturgefälle zum Einguss.

Steigendes Gießen:
Verhinderung starker Turbulenzen beim fallenden Gießen. Trichter mündet in Lauf von dem die einzelnen Anschnitte abzweigen. Der unterste Anschnitt ist so zu legen, dass das einfallende Material so gering wie möglich ist. Eine zusätzliche Beruhigung ist mit einem Strömungsausgleichskanal möglich.

Als Schwerkraftkokillenguss oder auch Standguss bezeichnet man das Gießen in eine Dauerform wobei während der Formfüllung und Erstarrung außer der Schwerkraft keine weitere KRaft von Außen auf das Metall einwirkt. Die Kokillen bestehen aus zwei Formhälften die eine Entfernung der Gußstücke nach dem Erstarren ermöglichen.

1. Einlegen des Kernpaketes in offene Kokille
2. Sicherheitsstationen
3. Gießen
4. Abkühlen des gegossenen Bauteils
5. Entnahme des gekühlten Bauteils

Abhängig vom Gießmetall und den daraus resultierenden thermischen Beanspruchungen.

Hohe Wärmeleitfähigkeit und Temperaturwechselbeständigkeit, weitgehende Verzugsfreiheit und niedrige Wärmeausdehnung.

RICHTLINIEN:
1. Kokillenwanddicke sollte der Wärmekapazität des Gußstückes entsprechen.

2. Materialanhäufungen beeinträchtigen die Gleichmäßigkeit der Wärmeableitung

3. Scharfe Kanten und Ecken im Formhohlraum sind nachteilig und können Risse verursachen.

4. Kokillen werden häufig gegossen anstatt mechanisch gespant.

5. Bei fallendem Guss ist der größte Querschnitt nach oben, bei steigendem Guss nach unten zu verlegen um eine gerichtete Erstarrung zu ermöglichen.

6. Der Formhohlraum ist gut zu entlüften.

Anschnittsystem einer Kokille ist viel größer dimensioniert als beim Sandguss. Dies muss es aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit sein. Die Hauptströmungsrichtung muss so liegen, dass ein ungestörter Durchfluss der Schmelze durch das Gussstück möglich ist. Es muss eine schnelle und vollständige Füllung möglich sein. Das EInlaufgeschwindigkeit ist aber nicht beeinflussbar, daher nur über das Eingießsystem beeinflussbar.

Zur Vermeidung von Turbulenzen etc. ist es üblich, die Kokille beim gießen zu kippen.

Entscheident bei der Erstarrung ist der Wärmeaustausch zwischen Gießmetall und Kokille. Erfolgt er zu schnell, entstehen Kaltläufe. Daher wird die Kokille vorgewärmt auf 250°C-450°C.

Sandkerne bewirken eine Verringerung der Abkühlgeschwindigkeit.

Weisse Schlichten:
Bestehen aus Kalziumkarbonat, Talkum, Keiselsäure und Kaolin mit Wasserglaszusätzen. Sind Wärmeisolierend!

Schwarze Schlichten:
Bestehen aus Graphit und sie sind sehr gut Wärmeleitend und schmierend.

1. Weißes Gusseisen mit einem Gefüge aus Perlit und Ledeburit.
2. Meliertes Gusseisen mit eine Gefüge aus Perlit, Ledeburit und Graphit
3. Graues Gusseisen mit Lamellen und Kugelgraphit

BEsonders hart und nicht zerspanbar.

Muss vor Behandlung geglüht werden. Verlängert daher den Fertigungszyklus.

Erhöhung des Siliziumanteils und des Kohlenstoffgehaltes vermindern die Bildung von weißem Gusseisen.

- Im Ofeneinsatz Roheisen und Kreislaufmaterial mit groben Graphitausscheidungen verwenden. Kupolofen neigt weniger zur Weißerstarrung.

- Gußeisen soll 3,4 -3,6% C und 3,2% Si enthalten

- Gußeisen soll geimpft werden

- Gußeisen soll möglichst lange in der Pfanne gehalten werden

- Kokillen sollten mit Überzügen und Trennschlichten bedeckt werden. Mit zunehmnder Dicke der Überzüge nimmt weißerstarrter Teil ab

- Kokillen vorwärmen

dendritisch-exogene Erstarrung und durch ein feinkörniges Gefüge. Dadurch eine im Vergleich zum Sandguss höhere Festigkeit

GK-AlSi12
GK-AlSi12Cu
GK-AlSi10Mg
etc.

Hohe Korrosionsbeständigkeit und Eignung zur dekorativen Oberflächebehandlung haben:

GK-AlMg3
GK-AlMg3Si
GK-AlMg5
etc.

Silizium:
fördert Gießbarkeit (Al-Si 12,5%Eutektikum)

Magnesium:
in kleinen Mengen (0,2%-0,5%) Festigkeitsanstieg

Kupfer:
Aushärtbar -> Festigkeitsanstieg

Chrom, Nickel-Silizium zur Festigkeitssteigerung

Aluminium Gießeigenschaften und Festigkeit, Verschleiß und Korrosion

Oxideinschlüsse während des Schmelzprozesses und bei den nachfolgenden Transportvorgängen. Reinigungsbehandlung im Gießofen und Turbulenzvermeidung verhindern die Oxidbildung.

Gasporen aufgrund hohem H-Gehalt. Ursache in ungenügender Schmelzenbehandlung, zu starker Bewegung der Schmelze vor allem bei zu hoher Luftfeuchtigkeit, zu hoher Schmelz- und Gießtemperatur, dem Auftragen von feuchter Schlichte sowie zu langem Erstarren.

Kaltläufe durch zu niedrige Gießtemperatur und -geschwindigkeit, unzureichend aufgetragene Schlichten und mangelnde Entlüftung.

Unter dem Niederdruckverfahren versteht man Gießanordnungen bei denen die Metallschmelze mittels eines Steigrohres von unten her in den Formhohlraum der aufgesetzten Gießform, meist eine Kokille, grdrückt wird.

Dies kann durch zwei Mechanismen erreicht werden:
- Druckbeaufschlagung der Schmelze
- Vakuum in der Form

Gießofen und Kokille bilden beim Niederdruck-Kokillenguss eine Einheit welche durch das Steigrohr verbunden sind. Der Ofen dient dabei in der Regel nur dem Wamhalten und nicht dem Schmelzen des Metalls.

- Druckdichtheit
- Beständigkeit gegen die Metallschmelze
- ausreichende mechanische Festigkeit
- möglichst lange Haltbarkeit
- günstiges Kosten/Nutzen-Verhältnis

Die Erstarrung des Gussstückes setzt sich bis zur vorgesehenen Trennstelle fest/flüssig am Gießmundstück fort. Um diesen Vorgang zu garantieren, das Steigrohrmetall flüssig zu halten, wird das Gießmundstück beheizt.

Durch die Anordnung von Ofen, Gießmundstück und Kokille erreicht man eine gerichtete Erstarrung. Speiser entfallen, bei komplizierten Gussstücken werden mehrere Einfüllöffnungen verwendet.

Druckguß ist dadurch gekennzeichnet, dass geschmolzenes Metall mittels hydraulischer oder pneumatischer Energie mit hohen Geschwindigkeiten in eine Form gefüllt. Der Druck der während der Formfüllung für den Transport verantwortlich ist, wird auch während der Erstarrung des Gußstücks aufrecht gehalten, um eine Nachverdichtung zu erreichen.

Druckkammer wird unmittelbar vor dem Abguss mit Metall gefüllt. Sie steht in einem Metallbad und hat dessen Temperatur. Durch eine Füllbohrung dringt die Schmelze in die Gießkammer ein. Der Kolben wird langsam angefahren bis das flüssige Metall an das Mundstück reicht. De Füllbohrungen sind dann verdeckt und es erfolgt der Schuss. Bei der Rückbewegung füllt sich die Gießkammer automatisch.

Warmkammermaschinen eignen sich für niedrigschmelzende Metalle.

Druckkamer befindet sich nicht in einem Metallbad sondern wird manuell oder maschinell befüllt. Die Lage der Gießkammer kann sowohl vertikal als auch horizontal sein.

Die Kaltkammermaschine besteht aus einer Gießeinheit, zu der die Druckgießform, die Gießkammer und der Gießkolben gehören,  und der eigentlichen Maschine, zu der der Antriebskolben, die Zuhalteeinrichtung sowie der Druckspeicher gehören.

1. Füllen der kalten Gießkammer

2. Langsames Anfahren des Gießkolbens damit kein Metall aus der Füllöffnung geschleudert wird.

3. Beschleunigung des Gießkolbens (Füllhub)

4. Ist der Formhohlraum vollständig mit Metall gefüllt erfährt der Gießkolben eine schlagartige Abbremsung.

5. Nachverdichtung durch Druckanstieg bzw. konstantem Druck

Solange flüssiges Metall im Drucksystem zwischen Gießkammer und FOrmhohlraum ist kann nachverdichtet werden.

Um eine optimale Nachverdichtung zu erreichen, verwendet man häufig einen Gießantrieb mit Multiplikator. Hierbei wird durch einen großflächigen Kolben welcher mit einem kleinflächigen Kolben verbunden ist, der Druck erhöht. Der Druck muss durch größere Zuhaltekräfte aufgefangen werden.

Das Zuhalten kann Kraftschlüssig durch hydralische Kraft oder Formschlüssig durch Kniehebel erreicht werden.

- Herstellungskosten der Kokille
- Lebensdauer der Kokille
- Produktionsrate von Gußteilen
- Reproduzierbarkeit der Gußqualität
- reibungsloser Ablauf des Gießprozesses

- Unterstützung der Trennung zwischen Gußteil und Kokille
- Verhindern von Klemmen des Gußteils in der Dauerform
- Schmierung von Kernzügen und Auswurfstiften
- Geringen Einfluß auf das Benetzungsverhalten Gießmetall-Kokille
- Geringen Einfluß auf die Gußteiloberfläche
- Geringen Einfluß auf die Fehlerfreiheit des Gußstückes
- Kein Angreifen der Dauerform
- einfache Handhabung
- wirtschaftlich
- nicht gesundheitsschädlich
- hitze- und feuerbeständig
- geringen Einfluss auf weitere Verarbeitungsschritte

In der Regel aus eine hydraulischen Film-Schmierstoff und einenm Hochdruck-Schmierstoff. Als hydraulische Stoffe kommen Wachse, Öle, Fette und wasserfreie Seifen zur Anwendung.
Hochdruckschmierstoffe sind überwiegend anorganische Verbindungen wie Phosphate, Chloride, Sulfate und andere Verbindungen.

Teilweise werden den Schmiermitteln Additive wie Graphit, Glimmer, MoS2 etc. zugesetzt.

Der Gießstrahl trifft auf die gegenüberliegende Formwand. Es entsteht ein Stau, das Metall wird seitlich abgelenkt und füllt die Formhöhlung von rückwärts her auf. Die Druckverteilung innerhalb der Stauströmung in der Formhöhle ist abhängig von:
- Größe und Formgebung des Ausschnittes
- Der Formhöhlungswanderung
- zeitlichem Verlauf und Größe der Metallgeschwindigkeit
Bei Strömungsumlenkungen wie Ecken und Kanten kann es zu vorzeitigem Aufstauen der Schmelze und einer Teilfüllung kommen so dass eine weitere Füllung nur verzögert möglich ist.

Durch den dünnwandigen Querschnitt entsteht eine direkte Formfüllung, es entsteht kein Rücklauf. Das Metall kühlt an der Formwand ab und bildet eine Gußhaut. Durch die Abnahme der Viskosität von der Formwand her, erfolgt an der Gießstrahlspitze eine Abrollbewegung des Metalls, welches dort dann gegen die FOrmwand schlägt, und erstarrt

- möglichst nur einen Anschnitt

- Strahlrichtung so anlegen, dass eine große Strecke als Freistrahl zurückgelegt werden kann

- Schmelze soll wandstarke Teile möglichst auf kurzem Weg erreichen

- Fließwege im Abguss sollen gleich lang gestaltet werden

- Einfließendes Metall soll Luft aus dem Formhohlraum in Entlüftungskanäle drücken

- der direkte Metallstrahl ist von Formstellen mit ungenügender Wärmeabfuhr fernzuhalten

- empfindliche Formteile sollen nicht direkt vom MEtallstrahl getroffen werden

- breite Anschnitte sind zu vermeiden um ungleiches Durchströmen zu verhindern

- dicke Anschnitte sind zu verhindern wo ungenügende Kühlmöglichkeiten bestehen oder anschließende Wandungen dünner als der Anschnitt sind

- häufig feinporig
- manchmal Erstarrungslunker oder Lufteinschlüsse
- keine Druckdichtheit
- Schweißen und Wärmbehandeln nicht möglich
- häufig Oberflächenfehler wie Kaltläufe, Überlappungen
- Verschweissen von Gußteil und Kokille

Druckgusssonderverfahren, der Formhohlraum wird evakuiert. Dadurch weniger Luft- und Gaseinschlüsse. Erleichtert ebenso die Formfüllung.

Das Acurad Verfahren ist ein Druckgussverfahren welches mit niedrigen Metallgeschwindigkeiten im Anschnitt, spezieller Kokillenkühlung und dadurch sehr gerichteter Erstarrung und einem konzentrischen Doppelkolben arbeitet.
Diese drücken das Metall sanft in die Form. Nach der Verweilzeit drück der kleinere Kolben in den Gießrest und verdichtet das Metall nach.
Die Formfüllzeiten liegen zwischen 0,3 und 3 Sekunden, die Metallgeschwindigkeiten bei 0,2 - 0,5 m/s. Dadurch kommt es zu Luftverwirbelungen die Poren hervorrufen können.

Schleudergießen ist ein Verfahren bei dem das flüssige Metall in eine rotierende Form unter Einwirkung einer Zentrifugalkraft einfließt und erstarrt. Vorzugsweise werden rohr- oder ringförmige Außenformen(Hohlkörper) auf diese Weise gebildet wobei auf die Verwendung von Kernen zur Bildung der Innenkontur verzichtet werden kann. Im Gegensatz zum Standguss haben Schleudergussteile eine höhere Gefügedichte, Festigkeit und Fehlerfreiheit. Die wirtschaftlichkeit liegt im höheren Ausbringen, der Einsparung des Kerns und einer niedrigeren Ausschussquote.

Müssen hohen mechanischen und thermischen Beanspruchungen standhalten. Drück von 80-170 N/cm² die einer ferrostatischen Druckhöhe von 12-20m entsprechen. Durch hohe thermische Beanspruchung kommt es an der Innenoberfläche der Kokille zu Zugspannungen an der Kühlfläche zu Druckspannungen. Dadurch kommt es zu einer Werkstoffermüdung.

Als Kokillenmaterial kommen Wamfeste Stähle oder Hämatit-Gußeisen zur Anwendung.

- hinreichende Laufruhe
- gleichmäßige Wärmeabfuhr
- ausreichende Thermoschockbeständigkeit
- ausreichende Festigkeit gegen mechanische Beanspruchung

Um Kokille zu schützen werden an der Innenoberfläche schüttfähige Schutzbezüge eingesetzt. Entweder rieselfähiger Kunstharzgebundener Sand oder eine Schlämpe.

Schwerkraftguss im wesentlichen Anschnitt- und Speisertechnik, im Schleuderguss das Füllen der Form und der Erstarrungsvorgang.

Beim Zentrifugalguss bestimmen die Zuteilgeschwindigkeit des Metalls und die Drehzahl die Verteilung des Metalls in der Form.

Die Erstarrung wird weitestgehend vond er Temperatur der Form also durch Kühlung bestimmt.

Einflussmöglichkeiten sind:
- Drehzahl der Kokille
- Gießgeschwindigkeit zur gleichmäßigen Füllung
- Dosierung der Metallmenge wegen Dicke der Wandstärke
- Gießtemperatur des Metalls

Natürlichen Einfluss haben Schwerkraft und zentrifugalkraft. Leichte Bestandteile wandern durch die Zentrifugalkraft an die Aussenseite. Es entstehen Seigerungen

- Typische Gussfehler
- Seigerungen
- Regnen (???)

Die Seriengröße ist ein entscheidendes Kriterium. Bei großen Losgrößen bietet sich das hochmechanisierte Druckgießen an, Bei geringere Losgrößen der Schwerkraftkokillenguss. Bei Kleinstserien ein Verfahren in verlorener Form.
Weitere Gesichtspunkte sind die Gestalt des Gussteils, gießtechnische Schwierigkeiten, erforderliche Bearbeitung des Gußteiles, Maßgenauigkeit und Gewichtsersparnis.

- Bessere Gusstückoberfläche
- hohe Maßgenauigkeit der Gussstücke
- gleichmäßige Gußstückeigenschaften
- hohe Dichtheit des Gefüges gegen gasförmige/flüssige Medien
- feinkörniges Gefüge
- Sehr gute Bearbeitbarkeit

- kürzere Taktzeiten
- weitgehende Automatisierung
- Maßgenauigkeit und Oberflächengüte sehr gut
- aufwendige Anschnitt- und Speisertechnik entfällt

- Es können keine nichtmetallischen Kerne verwendet werden
- Aufgrund der Lufteinschlüsse nicht wärmebehandel- und schweissbar.

Verlorene Formen die in der Regel aus einem mineralischen, feuerfesten, körnigem Grundstoff sowie einem Bindemittel und oft auch noch weiteren Zusätzen zur Verbesserung der Formeigenschaften bestehen und nach jedem Abguss zerstört werden.

Dauerformen die nach jedem Abguss wiederverwendbar sind und mit denen viele Tausend Gussstücke hergestellt werden können. Sie bestehen aus Metallen können aber auch aus Graphit oder Kermiken bestehen. Es sind keine Modelle nötig, da sie den auf enge Toleranzen gefertigten Formhohlraum bereits enthalten.

- gute Verarbeitbarkeit
- ausreichende Festigkeit und Maßhaltigkeit nach Formgebung
- ausreichende Festigkeit und Maßhaltigkeit nach Abguss
- ausreichende Festigkeit und Maßhaltigkeit während des Erstarrens
- gute Zerfallseigenschaften nach dem Abguss
- möglichst hohe Abbildegenauigkeit
- gute Feuerbeständigkeit
- ausreichende Gasdurchlässigkeit
- vernachlässigbare nachteilige Ww. zwischen Formstoff/Schmelze
- problemlose Wiederverwendbarkeit

Es wird zunächst der Formstoff auf ein positives Modell aufgebracht und verdichtet. Dadurch wird eine abgießfähige Negativform des Modells erzeugt. Verwendung finden Dauermodelle aus Holz oder Kunststoff die eine Herstellung geteilter Formen benutzen und verlorene Modelle aus Wachs oder Polystoyrol welche die Herstellung ungeteilter Formen und damit freiere Gestaltung ermöglichen.

Natursande können bei entsprechendem Wassergehalt und guter Durchmischung ohne weitere Zusätze als FOrmsande genutzt werden. Sie lassen sich unterteilen in:
- magere Sande 5-8% Schlämmstoffgehalt
- mittelfette Sande 8-15% Schlämmstoffgehalt
- fette Sande über 15% Schlämmstoffgehalt

Zu den wichtigsten Binderlosen Formstoffen für die Herstellung von Sandformen gehören Quarzsande, Chromit-, Zirkon-, Olivin- und Schamottesande.

SiO2 wird aus natürlichen Lagerstätten gewonnen und durch Waschen und Klassieren aufbereitet. Es sind weiß bis gelblich-graue, runde Körner mit glatter Oberfläche, die einen SiO2 Gehalt von mindestens 98% besser höher besitzen.

Quarzsand ist der am häufigsten verwendete Formstoff. Er läßt sich mit allen Bindemitteln für fast alle Formstoffverfahren einsetzen. (Mn-Stahl Ausnahme da er mit Sand reagiert. Vgl. Richardson Jeffes?)

Bei 573°C durchläfut Quarz eine Modifikation von Tiefquarz zu Hochquarz welche mit einem Volumensprung (Quarzsprung) einhergeht. Durch den Sprung treten beim Abguss in der FOrm Druckspannungen auf die zu formstoffbedingten Gussfehlern wie Blattrippen, Schülpen, Rattenschwänzen etc. führen können. Dem Sand kann zur Vermeidung Quarzgut-, Zirkon oder Olivinsand beigemischt werden.

Sand aus Chromeisenerz welches ein basisch reagierendes Erz unterschiedlicher Zusammensetzung ist, das neben dem eigentlichen Chromerz als Gangart Serpentin, Olivin, Quarz, Chlorite und Pyrite enthält.

Schwarz glänzende, splittrige Körner bei einem Cr2O3 Gehalt von mind. 44% und einem maximalen FeO Gehalt von 28%.

Der Formstoff sollte möglichst frei von Schlämmstoffen sein. Kann mit allen Bindern verarbeitet werden muss aber aufgrund der Splitterform stark verdichtet werden

Olivine sind Mg-Fe-Silikate unterschiedlicher Zusammensetzung. Für die Herstellung von Olivinsanden findet ausschließlich MAterial Einsatz, das zu über 90% aus dem Minderal Forsterit (Mg2SiO4) besteht.

Zur Herstellung des Sandes wird das Gestein gebrochen, klassiert, ggfls. gewaschen und calciniert. Die Körner sind grün, gelblich, braun, rotbraun und glasglänzend. Die Schlämmstoffe sollten unter 2% liegen. Der chemische Charakter ist neutral bis schwach basisch.

Vornehmlich für Stahlguss mit Bindern Bentonit, Wasserglas oder Sorelzement.

Überwiegend bestehend aus dem Minderal Zirkon ZrSiO4.
Aus natürlichen Lagerstätten gewonnen, wird so aufbereitet, dass sein ZrO2-Gehalt mindestens 65% beträgt. und sein SiO2 Gehalt max. 34%.

Hat ein weiss grau rötliches Aussehen. beginnt bei Temperaturen über 1500°C zu sintern und findet in Kombination mit allen Bindemitteln Verwendung als Formstoff für Stahlgießereien.

Besitzt eine geringe lineare Ausdehnung ind er Gießhitze und wird deshalb für thermisch hoch beanspruchte Formen und Kerne eingesetzt.

Nachteil ist hoher Preis bei hoher Schüttdichte!

Entsteht durch das Schmelzen und die anschließende Zerkleinerung von Quarzsand. Dadurch hat er ein geringes Ausdehnungsverhalten. Sinterbeginn liegt bei ca. 1300°C und der SiO2 Gehalt bei mindestens 99%

gebrannter und gemahlener Ton mit einer chemischen Zusammensetzung von mind. 36% Al2O3 wobei eine Gesamtporosität von 16% nicht überschritten werden soll. Als Bindemittel dient der gleiche Ton der auch als Ausgangsmaterial für Schamotte benutzt wird. Gegebenenfalls kann auch Wasserglas verwendet werden.

Einsatzgebiete sind Stahlformmassen

Al2O3 - SiO2
Eutektische Temperatur von 1595°C ==> exzellente Feuerfestigkeit

SiO2
wobei aufgrund der Sprunghaften Ausdehnung nur bedingt einsetzbar (Mischung mit Quarzgut)

Al2O3
Korund mit Ts von 2050°C, werden bevorzugt bei der gerichteten und einkristallinen Erstarrung von Superlegierungen eingesetzt.

ZrO2.SiO2
Vor allem ZrSiO4 mit Ts = 1775°C. Da Verunreinigungen den Schmelzpunkt senken kommt nur Tmax von 1700°C in Frage. Aufgrund des geringen Preises jedoch häufig eingesetzt

Mischung aus Sand, Ton, Wasser und ggf. Zusatzstoffen zur Herstellung von Naßgußformen.

Natursande:
Illit, Kaolinit, Fireclay, Glaukonit

Synthetische Sande:
Bentonit, ein vorwiegend aus Montmorillonit bestehender Bindeton

Durch die Quellfähigkeit der TOnminerale. Diese ist abhängig von der Fähigkeit der Tonmineralteilchen, Wassmoleküle und Kationen an ihrer Oberfläche gebunden zu halten. Je größer die spezifische Oberfläche, umso höher die Zahl der adsorptiv gebundenen Kationen.

Bei Benotnit wird aufgrund der hohen Quellfähigkeit des Montmorillonits die Qualität anhand des Montmorillonitanteils gemessen.

3-Schicht-Mineral, erste und dritte Schicht aus SiO4-Tetraeder, zweite Schicht aus Al(OH)6-Oktaeder. Zwischen den so zusammengesetzten Silikatplättchen befinden sich Wasser und Kationen die die Silikate über Dipolkräfte zusammenhalten. Die Quellfähigkeit besteht darin, dass Wasser interkristallin in das Tonteilchen eindringen kann und so den Abstand der Elementarteilchen vergrößern kann.

Oberflächen- und Brückenbindung.

Das Schichtwasser zweier benachbarter Teilchenoverflächen bewirkt eine Oberflächenbindung über stark oder schwach geordnete Netzwerke. Die Brückenbindung entsteht über die Hydrathüllen ihrer absorbierten Kationen die als Brücken feuchten Wassers durch bereits flüssiges Schichtwasser hindurchragen können. Da die Kationen positiv, die Oebrfläche der Bentonitteilchen negativ geladen sind, entsteht die Bindung durch sich ausrichtende Wasserdipole. Die Stärke der Bindung ist abhängig von der Art der Ionenbelegung.

Die Oberflächenbindung ist aufgrund ihrer großen Wirkungsfläche stärker,w enn gleich auch das Schichtwasser auf den Teilchenoberflächen verhältnismäßig schwach gebunden ist. Das Hydratwasser ist dagegen aufgrund des hohen Verhältnisses von Ladung zur Größe der KAtionen stark gebunden.

Die Grünfestigkeit einer Naßgußfprm ergibt sich aus den Oberflächenbindungen und den Brückenbindungen die aber erst ab einem gewissen Wassergehalt Einfluß nehmen.

Es ist die Festigkeit feuchter, tongebundener Formsande, welche mit zunehmendem Wassergehalt ein MAximum erreicht, dabei ist der Sand aber noch trocken und unplastisch. Dies ist der unterformgerechte Zustand.

Erst wenn genügend Wassermengen zur Adsorption der Kationen vorhanden sind, ist ein intensives Quellen und damit eine Formbarkeit des Sandes gegeben.
Dies ist der überformgerechte Zustand.

Der Anteil an Oberflächenbindungen nimmt allmählich ab, daher auch die Festigkeit. Der Anteil an Brückenbindungen steigt an und ermöglicht so eine verhältnismäßig gute Bindung wenn auch auf etwas niedrigerem Niveau.

Herstellung eines formgerechten Fertigsandes aus dem nach dem Abguß beim Ausleeren der Gusstücke anfallenden Altsande.

- ein Teil des Betonits wird totgebrannt. (>580°C) er verliert seine Bindefähigkeit

- der Sand trocknet aus

- der Schlämmstoffgehalt (Feinanteil <0,02mm) ändert sich

- Metallteile und Kernrückstände gelangen in den Altsand

- Sammeln des Altsandes
- Beseitigung von Sandknollen und Kernbruch
- Ausscheiden metallischer Verunreinigungen
- Herstellung des richtigen Mischungsverhältnisses
- Homogenisieren der Mischung
- Einstellung der richtigen Feuchtigkeit
- Auflockern des gemischten Sandes
- Verteilen des aufbereiteten Sandes an die Formplätz

mischende Behandlung:
dient dem Verteilen der einzelnen Bestandteile

knetende Behandlung:
Hat die Aufgabe durch eine zunehmende Dispergierung des Bindetons seine Klebkraft zu erhöhen und die Sandkörner mit Bentonit zu umhüllen.

- Bau- und Wirkungsweise der Aufbereitungsaggregate
- die dem Aggregat zugefügte Sandmenge
- Eigenschaften des Formsandes (Größe,Oberflächenbeschaff. etc.)

1. Mischen
2. Plastisches Einbinden der Tonaggregate
3. Dispergierung der Tonmineralteilchen
4. Verformen und aufrauhen der Binderhüllen
5. weitere Deformierung der Binderhüllen

Phasen 1-3 steigen Festigkeit und Durchlässigkeit, während das Raumgewicht sinkt. In den Phasen 4-5 fällt die Gasdurchlässigkeit ab da mit steigender Aufrauhung der Strömungswiderstand in den Poren größer wird, die Dichte nimmt wieder zu. Wenn der Zustand größtmöglicher Pakungsdichte erreicht ist, verändern sich Gasdurchlässigkeit und Dichte nicht weiter.

Verstärkung der Bindung des Sandes durch Austausch der Kationen durch kleine, einwertige Kationen.

- es muss kleine, einwertige Kationen zum Austausch anbieten
- es muss wasserlöslich sein
- es muss aus Anionen bestehen, die mit Ca++-Ionen nahezu unlösliche Verbindungen eingehen.

Durch Austausch der Ca-Ionen im Calziumbentonit. Dies geschieht durch kneten von Sand im feuchte Millieu unter Zugabe von Soda.

Ca++-Bentonit + Na2CO3 (Soda) --> Na+-Bentonit + CaCO3

Je mehr Natriumteilchen getauscht werden desto stabiler wird die Bindung. Bei einem Überangebot jedoch, nimmt die Bindung durch vagabundierende Na+-Teilchen ab. Man spricht dann von einer Überaktivierung.

Ein vollaktivierter Ca-Bentonit ist ein Ca-Bentonit in dem die Ca-Teilchen vollständig ersetzt wurden.

Störionen können auch durch salzhaltiges Wasser eingebracht werden.

Handformverfahren:
Bei Kleinstserien oder komplizierten Gußstücken. Der Formstoff wird Schichtweise aufgetragen und mittels Hand- und Druckluftstampfern verdichtet

Schleuderformverfahren:
Ähnlich wie bei der Handverdichtung wird der Sand durch ein Schleuderrad in Schichten aufgetragen und verdichtet sich dabei durch die freiwerdende Energie beim Aufprall.

Maschinenformverfahren:
ermöglichen eine sehr hohe Produktivität. Zweistufige Prozesse, zunächst Vorverdichtung durch Rütteln, Vibrieren, Blasen oder Schießen, Vakuum oder Luftstromvorverdichten. Dann Nach- oder Hauptverdichten durch PRessen, Hochdruckpressen oder Impulsverdichtung.

Kaltharzverfahren
Hot-Box-Verfahren
Cold-Box-Verfahren

uvm.

DAs KH-Verfahren ist ein kalthärtendes Verfahren mit feuchten Formstoffmischungen für die Herstellung von Formen und Kernen. Dabei wird geschewaschener, getrockneter und möglichst alkalifreier Sand (Quarz, Zirkon oder Chromit) mit einem bei Raumtemperatur säureaktiven Harz-Härter-Gemisch vermengt, wobei ein Erstarrungssand mit begrenzter Verarbeitbarkeit entsteht. Diese Zeit kann durch geeignete Härter und Harze eingestellt werden.

Im Bereich der Vorhärtzeit sind die Misch- und Verarbeitungszeit unumgängliche notwendige Größen. Um kurze Mischzeiten erreichen zu können, muss die Vermengung der Komponenten sowie deren Entleerung aus dem Mischer schnell und rückstandslos erfolgen. Unzlängliches Mischen führt allerdings zur Fleckigkeit, die Festigkeit der Form wird inhomogen.

offene Härtung:
Mit der offenen Härtung lassen sich die möglichen Spitzenfestigkeiten einer Formstoffmischung ermitteln.

halboffene Härtung (Wechselhärtung)
offen (Mischen) - geschlossen (Vorhärten und Anhärten) - offen (Endhärten)

geschlossene Härtung:
Der Formstoff wird unter denkbar ungünstigen Bedingungen ausgehärtet, die gesamt Härtung erfolgt im geschlossenen Zustand. Minimale Festigkeit!