Was ist Metallguss?

Es ist kein Zufall, dass Metallguss zu den effizientesten und vielseitigsten Fertigungsverfahren der Gegenwart zählt. Bei dieser Technik wird flüssiges Metall in eine Form gegossen – ein Verfahren, das Jahrtausende alt ist. In den letzten 6.000 Jahren wurden mit Metallguss die unterschiedlichsten Gegenstände hergestellt, von Schwertern und Eheringen bis hin zu Zahnrädern und Schrauben. Heute dient Metallguss der effizienten Fertigung von Metallteilen für verschiedenste Branchen. Die im Gießprozess entstehenden Gussteile können von wenigen Gramm bis zu mehreren Tonnen Gewicht reichen.
In diesem Artikel erfahren Sie alles Wissenswerte über Metallguss, einschließlich der Definition, der Funktionsweise, der verschiedenen Arten des Metallgusses, der verwendeten Materialien und Formen und mehr.

Was ist Metallguss?

Metallguss ist ein Fertigungsverfahren , bei dem flüssiges Metall in Formen gegossen wird, um dreidimensionale Metallteile herzustellen. Die Form enthält Hohlräume mit der gewünschten Geometrie, und das flüssige Metall erstarrt beim Abkühlen zum fertigen Bauteil.
Der Begriff „Guss“ bezeichnet auch Teile, die durch ein Gussverfahren hergestellt werden, das bis zu 6.000 Jahre zurückreicht. Historisch gesehen wurden Gussverfahren eingesetzt, um komplexe und große Teile herzustellen, deren Fertigung mit anderen Verfahren schwierig oder kostspielig gewesen wäre.

Gießen ist bei komplexen Geometrien die erste Wahl, da es kostengünstiger und einfacher ist als beispielsweise die CNC-Bearbeitung. Aber auch für einfachste Formen wird Gießen aufgrund der kurzen Lieferzeiten und der hohen Produktionskapazitäten häufig eingesetzt. Heutzutage sind Gussprodukte so weit verbreitet, dass man sie in nahezu jedem Umfeld findet. Beispiele für Metallgussprodukte sind Motorblöcke, Hydranten, Elektromotoren, Werkzeuge, Ampeln, Schächte, Rohre, Ventile und diverse Armaturen.

Wie funktioniert Metallguss?

Metallguss ist ein Fertigungsverfahren, bei dem flüssiges Metall in Formen gegossen wird, um dreidimensionale Metallteile herzustellen. Nach dem Abkühlen von Metall und Form wird das Metallobjekt entnommen, entgratet, bearbeitet und endbearbeitet. Da für dieses Verfahren individuell angefertigte Formen verwendet werden, lassen sich mit Metallguss Metallobjekte in unterschiedlichsten Formen und Größen herstellen.

1. Formenbau
Der Metallgussprozess beginnt mit einem Modell, einem Abbild des Teils, das später hergestellt werden soll. Typischerweise werden Modelle aus Holz, Metall oder Kunststoff gefertigt, können aber auch durch maschinelle Bearbeitung oder 3D-Druck hergestellt werden.

2. Formung
Anschließend wird die Gussform anhand des Modells entworfen und hergestellt. Gussformen können wiederverwendbar sein, d. h. sie können immer wieder zum Gießen derselben Teile verwendet werden, oder sie können verbrauchbar sein, d. h. sie können nur einmal verwendet werden und werden während des Gießvorgangs zerstört.

3. Metall schmelzen und gießen
Das Metall wird erhitzt, bis es flüssig ist, und in die Form gegossen. Stahl, Edelstahl, Aluminium, Kupfer, Magnesium und Zink sind die am häufigsten verwendeten Metalle im Metallguss.

4. Fertigstellung
Nachdem das Metall abgekühlt und erstarrt ist, wird das fertige Gussteil aus der Form entnommen. Der letzte Schritt ist die Endbearbeitung, bei der die Metallteile gefeilt, gereinigt und poliert werden. Zusätzlich können Bearbeitungsschritte wie maschinelles Bearbeiten und Bohren durchgeführt werden.

Welche Arten von Metallgussverfahren gibt es?

Es gibt verschiedene Gießverfahren, und jedes Verfahren hat je nach Anwenderanforderung seine eigenen Vor- und Nachteile.

1. Sandguss

Sandguss ist ein universelles Gießverfahren, mit dem sich alle Metalllegierungen, ob Eisen- oder Nichteisenmetalle, gießen lassen . Es findet breite Anwendung in der Massenproduktion von Industrieanlagen, beispielsweise für die Herstellung von Automobil-Metallgussteilen wie Motorblöcken, Zylinderköpfen, Kurbelwellen usw.

Bei diesem Verfahren werden Formen aus siliziumbasierten Materialien wie natürlich gebundenem oder synthetischem Sand verwendet, um eine glatte Formoberfläche zu erzeugen. Die Formoberfläche besteht aus zwei Teilen: dem oberen und dem unteren Formteil. Mithilfe eines Gießbechers wird flüssiges Metall in die Form gegossen, wo es erstarrt und die endgültige Form annimmt. Abschließend wird überschüssiges Metall entfernt, um das fertige Gussteil herzustellen.

Vor- und Nachteile des Sandgusses:

2. Das Casting

Während sich mit Sandguss Legierungen mit höheren Schmelzpunkten verarbeiten lassen, eignet sich Druckguss zum Formen von Metallen mit niedrigeren Schmelzpunkten. Nachdem das Material vom festen in den heißen, flüssigen Zustand überführt wurde, kann es in eine langlebige Druckgussform aus gehärtetem Stahl eingespritzt werden. Diese Formen bestehen aus einem Hohlraum, einem Kern und gegebenenfalls einem Einsatz. Im Gegensatz zum Kunststoffspritzguss ist die Bearbeitung von Seitenkonturen nach dem Gießen oft einfacher als die Verwendung von seitlichen Eingriffen. Das Druckgussverfahren ist seit dem 19. Jahrhundert bekannt.

Seit seiner Einführung in der Fertigungsindustrie wurden zwei Verfahrensarten für Sie entwickelt. Die erste ist das Heißkammerverfahren mit einem integrierten Ofen zum Schmelzen des Materials. Beim Kaltkammerverfahren wird das Material in einem separaten Ofen geschmolzen und anschließend in die Spritzgießkammer geleitet. Druckguss eignet sich für die Serienproduktion von Teilen für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie sowie von Spielzeug, Möbeln und Elektronik. Druckguss wird von Longsheng im Rahmen seiner Kernleistungen angeboten; Angebote können Sie über den Sofortangebotsrechner erstellen.

Vor- und Nachteile des Druckgussverfahrens:

3. Feinguss

Feinguss, auch bekannt als Wachsausschmelzverfahren , verwendet ein Einweg-Wachsmodell, das mit einem Keramikmaterial beschichtet wird, welches beim Aushärten die Form des Gussteils annimmt. Der erste Schritt dieses Gießverfahrens ist die Herstellung eines Wachsmodells, üblicherweise aus Wachs oder Kunststoff. Da das Verfahren präzise Messungen erfordert, sind zahlreiche Versuche und Korrekturen notwendig, was den Feinguss zu einem kostspieligen Fertigungsverfahren macht. Das Wachs wird in die Form gegossen, vorsichtig entnommen und anschließend mit einem Klebstoff oder feuerfesten Material beschichtet, um eine dicke Schale zu bilden. Zusätzlich werden mehrere Modelle auf den Hauptanguss montiert. Sobald die Schale ausgehärtet ist, wird das Modell umgedreht und im Ofen erhitzt, um das Wachs zu entfernen. Das flüssige Metall wird in die verbleibende Schale gegossen und erstarrt in der Form des Wachsmodells. Anschließend wird die feuerfeste Schale abgebrochen, um das fertige Gussteil freizulegen. Dieses Gießverfahren wird häufig zur Herstellung von Komponenten für die Energieerzeugung, die Automobilindustrie und die Luft- und Raumfahrt eingesetzt.

Vor- und Nachteile des Feingussverfahrens:

4. Schleuderguss

Schleudergießen, auch bekannt als Spin-Casting, ist ein Verfahren zur industriellen Herstellung zylindrischer Teile mithilfe der Zentrifugalkraft. Bei dieser Art des Metallgusses wird eine vorgeheizte, rotierende Form verwendet, in die flüssiges Metall gegossen wird. Die Zentrifugalkraft sorgt für die gleichmäßige Verteilung des flüssigen Metalls in der Form unter hohem Druck.
Es gibt drei Arten des Schleudergießens: das echte Schleudergießen, das Halbschleudergießen und das Vertikalschleudergießen. Das Halbschleudergießen unterscheidet sich vom echten Schleudergießen dadurch, dass es einen Anguss verwendet, um die Form vollständig zu füllen. Beim echten Schleudergießen hingegen haftet das flüssige Metall aufgrund der kontinuierlichen Rotation an den Formwänden. Im Gegensatz dazu nutzt das Vertikalschleudergießen, wie der Name schon sagt, gerichtetes Formen und folgt dabei dem gleichen Prozess wie das echte Schleudergießen.
Beim Schleuderguss entstehen typischerweise rotierende, zylinderförmige Bauteile. Dies gilt insbesondere für Teile wie Lager, Kupplungsscheiben, Kolbenringe und Zylinderlaufbuchsen. Das Gießen des Metalls in die Mitte der Form trägt außerdem dazu bei, Fehler wie Porosität, Schwindung und Lufteinschlüsse zu reduzieren. Allerdings ist das Verfahren nicht für alle Metalllegierungen geeignet.

Vor- und Nachteile des Schleudergusses:

5. Stranggießen

Stranggießen ist ein modernes Gießverfahren. Dabei wird flüssiges Metall kontinuierlich in eine spezielle Metallform, den sogenannten Kristallisator, gegossen. Die erstarrten Gussteile werden dann von einem Ende des Kristallisators herausgezogen, um ein Gussteil beliebiger oder vorgegebener Länge zu erhalten.

6. Schaumgussverfahren

Das Feingussverfahren ähnelt dem Gussverfahren, verwendet jedoch Schaum anstelle von Wachs als Modell. Nach der Modellierung wird das fertige Modell durch Tauchen, Beschichten, Sprühen oder Streichen mit feuerfester Keramik überzogen. Anschließend wird das flüssige Metall in die Formen gegossen, um das gewünschte Produkt herzustellen.

Wie wählt man das geeignete Gießverfahren aus?

Die Wahl des idealen Gießverfahrens hängt von vielen Faktoren ab, darunter das Gussmaterial, die Größe und Komplexität der Gussteile, die erforderliche Genauigkeit, die benötigten Mengen und Kostenüberlegungen.

Welche Materialien und Formen werden beim Metallguss verwendet?

Es hängt alles von der Art des Gusses ab, aber dies sind die gebräuchlichsten Materialien, die bei diesen Gussverfahren verwendet werden:

• Metalle: Bestimmte Gießverfahren können an das zu schmelzende Metall angepasst werden, z. B. Eisen, Aluminium, Kupfer und Zink.
• Legierungen: Verschiedene Legierungen, wie beispielsweise Bronze und Messing, können geschmolzen und gegossen werden, entweder im Sandgussverfahren oder in Metallformen.
• Keramik: Diese Materialien werden häufig in der Töpferei verwendet und umfassen Ton oder Porzellan.
• Kunststoffe: Diese biegsamen Materialien können auch durch Gießen geformt werden.
• Verbundwerkstoffe: Harz- und Fasermischungen sowie andere Verbundwerkstoffe sind eine weitere geeignete Option, die Sie in Ihrem Gießprozess einsetzen können.
• Gummi: Für elastische und flexible Teile kann Gummi im Gussverfahren verwendet werden.
• Glas: Wenn Sie Kunstgegenstände oder dünnwandige Objekte benötigen, kann Glas in bestimmte Gießverfahren integriert werden.
• Beton: Dies ist eine gängige Wahl bei der Herstellung von Bauprodukten und dekorativen Gussteilen.

Welche Ausrüstung wird für den Metallguss benötigt?

Metallguss ist ein komplexer und heikler Prozess , der das Zusammenspiel einer Vielzahl von Geräten erfordert, um die Qualität und Effizienz des Gussstücks zu gewährleisten.

Schmelzofen

Der Schmelzofen ist eine Schlüsselkomponente im Metallgießprozess. Er erhitzt die metallischen Rohstoffe bis zum flüssigen Zustand für das anschließende Gießen und Formen. Die Leistung des Schmelzofens beeinflusst direkt die Schmelzeffizienz des Metalls, die Homogenität der Zusammensetzung und die Qualität des Gussteils. Zu den gängigen Schmelzanlagen gehören:

1. Kuppel: Wird zum Schmelzen von Metallen, insbesondere Gusseisen usw., verwendet.
2. Elektrolichtbogenofen: Nutzt die hohe Temperatur des Lichtbogens zum Schmelzen von Metall.
3. Induktionsofen: Erhitzt und schmilzt Metall durch das Prinzip der elektromagnetischen Induktion.
4. Widerstandsofen: Nutzt die durch den Durchgang von elektrischem Strom durch einen Widerstand erzeugte Wärme, um Metall zu schmelzen.
5. Flammofen: Erhitzt und schmilzt Metall durch Wärmereflexion.

Gieß- und Kühlgeräte

Die Gießanlage ist für das Eingießen des geschmolzenen Metalls in die Form zuständig, während die Kühlanlage für die Beschleunigung des Abkühl- und Erstarrungsprozesses des Gussteils verantwortlich ist.

Gießausrüstung: einschließlich Gießsäcke, Gießrohre usw. Der Gießsack dient zur Aufnahme des flüssigen Metalls und zur Steuerung der Gießgeschwindigkeit und des Durchflusses; das Gießrohr ist für die Zufuhr des flüssigen Metalls aus dem Gießsack in die Form zuständig.
Kühleinrichtungen: Dazu gehören Kühlventilatoren, Kühlwassersysteme usw. Sie beschleunigen den Abkühlprozess der Gussteile, indem sie die Temperatur um die Gussform herum senken und so die Produktionseffizienz und die Qualität der Gussteile verbessern.

Werkzeuge für die Endbearbeitung und Reinigung

Werkzeuge zur Oberflächenbearbeitung und Reinigung sind unverzichtbare Nachbearbeitungsgeräte im Metallgussverfahren. Sie dienen der Verbesserung der Oberflächenqualität und Maßgenauigkeit der Gussteile.

• Entgratwerkzeuge: wie z. B. Entgratschleifer, Magnetpolierer usw. Diese Geräte entfernen Grate und Verunreinigungen von der Oberfläche von Gussteilen durch physikalische oder chemische Verfahren, um die Oberflächengüte der Gussteile zu verbessern.
• Poliermaschinen: wie z. B. Bandpoliermaschinen, Flächenpoliermaschinen usw. Sie polieren die Oberfläche des Gussteils durch Rotation oder Reibung, um die erforderliche Oberflächenqualität und den gewünschten Glanz zu erzielen.
• Weitere Reinigungswerkzeuge: wie z. B. Reinigungsmittel, Sandstrahlmaschinen usw. Diese Werkzeuge werden verwendet, um Öl, Oxide und andere Verunreinigungen von der Oberfläche der Gussteile zu entfernen und so die Sauberkeit und Qualität der Gussteile zu gewährleisten.

Häufig gestellte Fragen

1. Wozu wird Metallguss in der Fertigung verwendet?

Metallguss ist ein unverzichtbarer und wichtiger Bestandteil der Entwicklung der Maschinenbauindustrie . Es ist ein weit verbreitetes Fertigungsverfahren mit niedrigen Herstellungskosten und hoher Prozessflexibilität. Mit ihm lassen sich komplexe Formen und großformatige Gussteile realisieren, und es spielt eine bedeutende Rolle im Maschinenbau. Es findet breite Anwendung in anspruchsvollen Fertigungsbereichen wie Werkzeugmaschinen, Automobilbau, Instrumentenbau, Baumaschinen, Schiffbau und Luft- und Raumfahrt.
2. Was sind die Grundprinzipien des Metallgusses?

Metallgießen ist ein Verfahren, bei dem geschmolzenes Metall oder eine Legierung in eine vorgefertigte Form gegossen und anschließend abgekühlt und erstarrt wird, um die gewünschte Form zu erhalten. Das Grundprinzip besteht darin, das Metall oder die Legierung bis zum Schmelzpunkt zu erhitzen, es dann in die Form zu gießen und nach dem Abkühlen und Erstarren zu entnehmen, um das gewünschte Produkt zu erhalten.
3. Wie wähle ich das richtige Metall für den Guss aus?

Bei der Auswahl eines Gussmetalls müssen Sie die physikalischen Eigenschaften des Gussmetalls (wie Dichte, Wärmeausdehnungskoeffizient, Wärmeleitfähigkeit usw.), die mechanischen Eigenschaften (wie Festigkeit, Zähigkeit, Härte usw.), die Korrosionsbeständigkeit (verschiedene Metalle weisen unterschiedliche Korrosionsbeständigkeitsleistungen auf), die Verarbeitbarkeit (wie Schneidleistung, Gießleistung, Schweißbarkeit usw.), die Einsatzumgebung (wie Temperatur, Druck, Vibration usw.; unterschiedliche Umgebungen stellen unterschiedliche Anforderungen an die Metalleigenschaften) usw. berücksichtigen.
4. Welche Ausrüstung benötigt ein Anfänger im Metallguss?

Anfänger im Metallguss benötigen verschiedene Ausrüstungen für den Gießprozess, insbesondere einen Schmelzofen zum Verflüssigen der Metallrohstoffe für die anschließenden Gießvorgänge. Die Sandformmaschine ist eine Spezialmaschine zur Herstellung von Sandformen. Die Sandform dient dazu, das flüssige Metall während des Gießvorgangs zu fixieren. Die Hauptfunktion der Sandformmaschine besteht darin, die Sandkörner zu einer Form mit der gewünschten Gestalt zu verdichten, damit das flüssige Metall beim Abkühlen die gewünschte Gussform annimmt. Gießgeräte wie Gießsäcke, Gießrohre und Angussbecher werden verwendet, um das flüssige Metall in die Sandformen zu gießen. Bei der Auswahl der Gießgeräte müssen Faktoren wie die Fließfähigkeit des flüssigen Metalls, die Gießtemperatur und die Gießgeschwindigkeit berücksichtigt werden, um einen gleichmäßigen und reibungslosen Fluss des flüssigen Metalls in die Sandform und damit die Bildung eines vollständigen Gussteils zu gewährleisten. Zusätzlich werden weitere Hilfsgeräte benötigt, wie z. B. Reinigungs- und Messgeräte. Obwohl diese Geräte nicht direkt am Gießprozess beteiligt sind, tragen sie wesentlich zur Sicherstellung der Gussqualität und zur Steigerung der Gießeffizienz bei.

Zusammenfassung

Metallguss ist, kurz gesagt, ein Verfahren, bei dem flüssiges Metall in eine vorgefertigte Form (Hohlraum) eingespritzt wird . Nach dem Abkühlen und Erstarren des Metalls wird die Form entfernt, um ein Metallprodukt in der gewünschten Form und Größe zu erhalten. Dieser Prozess umfasst drei Hauptphasen: Schmelzen, Formen und Erstarren des Metalls. Er ist eine Schlüsseltechnologie, um Metall vom flüssigen in den festen Zustand zu überführen und ihm eine spezifische Form und Funktion zu verleihen. Als eines der grundlegenden Fertigungsverfahren ist Metallguss nicht nur ein Zeugnis der Geschichte, sondern auch ein unverzichtbarer Bestandteil der modernen Industrie. Mit seinen einzigartigen Formgebungsmöglichkeiten und vielfältigen Anwendungsmöglichkeiten fördert er weiterhin die soziale und wirtschaftliche Entwicklung und schafft eine farbenfrohere materielle Welt für die Menschheit.

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