Beschreibung eines Gießvorganges

 

Beim Gießen wird flüssiger Werkstoff (Schmelze) in Formen gegossen und erstarrt dort zu einem Gussstück. Werkstücke werden gegossen, wenn ihre Herstellung durch andere Fertigungsverfahren unwirtschaftlich, nicht möglich sind oder wenn besondere Eigenschaften des Gusswerkstoffes, wie z.B. gute Gleiteigenschaften ausgenutzt werden sollen. Bei den für die Herstellung von Gussstücken notwendigen Formen unterscheidet man verlorene Formen und Dauerformen. Die Schmelze gelangt durch ihre eigene Schwerkraft, durch Druck oder mit Hilfe der Zentrifugalkraft in die Formen. Verlorene Formen werden beim Entformen der Gussstücke zerstört. Sie bestehen meist aus Quarzsand und einem Bindemittel. Dauerformen werden aus Stahl oder aus Eisen – Gusswerkstoffen hergestellt. An Hand eines Schulversuches beschreibe ich den Gießvorgang und das Erstellen einer verlorenen Form. Die verlorene Form hat ein Gestellkasten in dem sie gefertigt wird. Als erstes nehmen wir den unteren Gestellkasten mit dem entsprechenden unteren Modellstück. Jedes Gusswerkstück braucht ein eigenes Modell, damit man es nach bauen kann. Die Modellmaße sind größer als die Maße des fertigen Gussstücks, weil dieses beim Abkühlen schwindet. Nun wird das Modellstück in etwa mittig gelegt und der Gestellkasten mit Sand gefüllt. Der untere Gestellkasten wird umgedreht und mit dem oberen Gestellkasten mit Führungsstiften verbunden. Das Modell wird auch wieder zusammen verbunden, damit der ganze Gestellkasten mit Sand gefüllt werden kann. Damit der flüssige Gusswerkstoff hineinfließen kann, muss noch ein Einfluss gebaut werden. Darum wird ein Keil neben dem Modell platziert und mehrere Speißer auf das Modell gestellt. Zum Schluss wird der Sand gut zusammen gestampft. Das Modell und die Speiser werden herausgenommen. Nun werden die Hohlräume der Speiser und des Keils verbunden. Das Gestell wird jetzt wieder mit den Führungsstiften verschlossen, die bei der Herausnahme des Modells geöffnet wurden. Wenn die Führungsstifte fest montiert sind, wird durch den Keil der flüssige Gusswerkstoff geschüttet. Durch die Speiser wird der flüssiger Gusswerkstoff nachgeschüttet, damit es bis zum Rand gefüllt ist. Nach dem Abkühlen müssen nur noch die Speiser und Keile von dem Gusswerkstück entfernt werden. Diese werden per Hand gefeilt.

 

Urformen durch Sintern

 

Unter Sintern versteht man ein Glühen von gepressten Metallpulvern, bei dem durch Diffusion und Rekristallisation ein zusammenhängendes Gefüge entsteht.

 

Man stellt Sinterwerkstoffe aus Metallpulvern her, die durch hohen Druck zu Werkstück Presslingen geformt werden und mit einer anschließenden Wärmebehandlung, dem Sintern, ihre Endfestigkeit erhalten. Die Herstellung von Sinterformteilen erfolgt in mehreren Fertigungsstufen.

Das Ausgangsmaterial hierfür sind Metallpulver, die durch Verdüsen oder Zerstäuben von Metallschmelzen gewonnen werden. Diese Metalle besitzen durch die große Abkühlgeschwindigkeit ein feines und gleichmäßiges Gefüge. Sinterlegierungen werden hergestellt, indem man die Pulver der erforderlichen Metalle mit einander mischt. Um das Verdichten dieses Pulvergemisches zu erleichtern werden Gleitmittel ( Zinkstearat ) zugesetzt. Nun wird das Pulver in Presswerkzeugen bei hohen Drücken bis zu 6000 bar zu Werkstückpresslingen verdichtet. Hierbei werden die Berührungsflächen der Pulverkörner größer, während sich der Porenraum verkleinert. Die Pulverteilchen werden an ihren Berührungsstellen kaltverfestigt. Der Pressling erhält durch Adhäsion und mechanische Verklammerung einen geringen Zusammenhalt. Damit er seine endgültige Festigkeit erhält, muss er erneut temperatur- und zeitgesteuert wärmebehandelt werden. Diesen Vorgang nennt man sintern. Hierbei diffundieren Atome über die Berührungsflächen hinweg in die jeweils benachbarten Pulverteilchen. Gleichzeitig kommt es an den durch das Pressen kaltverfestigten Berührungsstellen zur Kristall Neubildung ( Rekristalllisation ) . Die Temperatur liegt bei Einstoffpulvern unterhalb der Schmelztemperatur des Werkstoffes und bei Pulvermischungen kann sie leicht über dem Schmelzpunkt des Werkstoffes mit der niedrigsten Schmelztemperatur liegen. Wenn an die Maßgenauigkeit und Oberflächengüte besonders hohe Ansprüche gestellt werden, so kann man die gesinterten Formteile in besonderen Werkzeugen nachpressen, welches als kalibrieren bezeichnet wird. Durch Sinterschmieden kann man bei gesinterten Vorformen mit einem Schmiedewerkzeug ein fertiges Werkstück mit einem gleichmäßigen Gefüge herstellen. Diese Werkstücke besitzen bessere mechanische Eigenschaften als gesenkgeschmiedete Teile. Die Eigenschaften der Sinterteile sind hauptsächlich vom Pulverwerkstoff, der Sintertemperatur und dem Pressdruck abhängig. Niedrige Pressdrücke ergeben poröse, hohe Pressdrücke dichte Werkstoffe. Hochporöse Werkstoffe werden z.B. als Filter, mittelporöse als Lagerwerkstoffe verwendet, die durch ein Ölbad vor dem Einbau gute Notlaufeigenschaften erhalten.

 Ausgearbeitet von A. Leppelt

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