Was ist Sandguss?

Sandguss ist ein vielseitiges Verfahren , mit dem Produkte unterschiedlichster Größen, Formen und Komplexitäten hergestellt werden können. Sandformen sind kostengünstig, extrem feuerbeständig und eignen sich sogar für Stahlguss. Daher entfallen 60 % aller Metallgussteile auf Sandguss. Für die kosteneffiziente Fertigung kleiner Serien gilt Sandguss als bevorzugtes Herstellungsverfahren. Doch was genau ist Sandguss? In diesem Artikel führt Sie das LS-Team in die Welt des Sandgusses ein und erklärt Ihnen Definition, Funktionsprinzipien, Vorteile, Nachteile und Anwendungsbeispiele.

Was ist Sandguss?

Sandguss ist ein äußerst vielseitiges Verfahren . Es eignet sich für alle Metalllegierungen, ob eisenhaltig oder nicht. In großen Industrieanlagen wird es zur Massenproduktion von Automobil-Metallgussteilen wie Motorblöcken und Zylinderköpfen eingesetzt.

Eine Form aus silikatbasiertem Material, wie beispielsweise natürlich gebundenem oder synthetischem Sand, dient zur Herstellung der glatten Formoberfläche. Diese ist in zwei Hälften unterteilt: die obere Hälfte (Oberteil) und die untere Hälfte (Unterteil). Das Modell wird mithilfe eines Gießtopfs mit flüssigem Metall befüllt und erstarrt anschließend. Zum Schluss wird überschüssiges Metall für den Guss entfernt.

Was sind die Vor- und Nachteile des Sandgussverfahrens?

Sandguss ist ein Verfahren mit Vor- und Nachteilen.

Wie funktioniert Sandguss?

Beim Sandguss wird das Prinzip des Schwerkraftgusses angewendet . Geschmolzenes Metall wird in die Form gegossen, füllt den Hohlraum und nimmt die Form des Modells an. Beim Abkühlen und Erstarren des Metalls nimmt es die gewünschte Form an. Das erstarrte Gussteil wird anschließend aus der Form entnommen und weiteren Bearbeitungsschritten wie Schleifen und Sandstrahlen unterzogen.

Beim Erstarren schrumpft das Metall, was zu inneren Spannungen und Maßänderungen führt. Um die Unversehrtheit des Gussteils zu gewährleisten, müssen geeignete Konstruktionsfaktoren berücksichtigt werden, wie beispielsweise der Einsatz von Speisern oder Kühlkörpern.

Wie funktioniert Sandguss Schritt für Schritt?

Das Sandgussverfahren ist ein komplexer und systematischer Prozess, der zahlreiche Schritte und Verbindungen umfasst, um die Qualität und Leistungsfähigkeit des fertigen Gussteils sicherzustellen. Im Folgenden wird der detaillierte Prozessablauf des Sandgusses beschrieben:

1. Formenherstellung: Formen für die Modellierung werden gemäß den Gusszeichnungen oder Konstruktionsvorgaben hergestellt. Die Formen können je nach Komplexität des Gussteils und Produktionsmenge aus Holz, Metall oder Kunststoff bestehen.
2. Sandaufbereitung und Sandmischung: Geeigneten Sand (z. B. Quarzsand, Kieselsand usw.) und Bindemittel (z. B. Ton, Harz usw.) auswählen und in einem bestimmten Verhältnis gleichmäßig mischen, um Formsand mit einer bestimmten Festigkeit und Fließfähigkeit herzustellen.
3. Formgebung: Der gemischte Formsand wird in die Form gefüllt und durch Verdichtung, Vibration usw. zur gewünschten Sandform geformt. Die Sandform wird in eine Ober- und eine Unterform unterteilt, die nach dem Zusammenfügen einen kompletten Gusshohlraum bilden.
4. Kernherstellung: Für Gussteile mit Hohlräumen werden entsprechende Sandkerne hergestellt. Die Kernherstellung ähnelt dem Formen, erfordert aber in der Regel einen speziellen Kernkasten und Kernsand.
5. Zusammenfügen: Die obere und die untere Sandform (sowie der Sandkern) werden zu einem vollständigen Gusshohlraum zusammengefügt. Beim Schließen des Kastens ist darauf zu achten, dass Sandform und Sandkern präzise positioniert sind und mit geeigneten Befestigungsmitteln fixiert werden.
6. Metallschmelzen: Entsprechend den Materialanforderungen des Gussteils werden geeignete Schmelzanlagen und -verfahren ausgewählt, um die metallischen Rohstoffe zu verflüssigen. Zusammensetzung und Temperatur der Metallschmelze müssen während des Schmelzprozesses kontrolliert werden.
7. Gießen: Gießen Sie das flüssige Metall schnell und gleichmäßig in den Formhohlraum. Während des Gießvorgangs müssen die Gießgeschwindigkeit und die Fließrate des flüssigen Metalls kontrolliert werden, um Fehler wie Poren und Einschlüsse zu vermeiden.
8. Abkühlung: Das geschmolzene Metall kühlt in der Form ab und erstarrt . Abkühlgeschwindigkeit und Temperaturgradient müssen während des Abkühlprozesses kontrolliert werden, um Spannungen und Verformungen im Gussteil zu minimieren.
9. Auswaschen und Reinigen: Nach dem vollständigen Abkühlen des Gussteils wird die Sandform entfernt und das Gussteil entnommen. Anschließend werden Sand, Zunder und andere Verunreinigungen von der Oberfläche des Gussteils entfernt, üblicherweise durch Sandstrahlen, Schleifen oder andere Verfahren.
10. Prüfung und Instandsetzung: Qualitätsprüfung der Gussteile, einschließlich Maßprüfung, Sichtprüfung, zerstörungsfreier Prüfverfahren (z. B. Röntgenprüfung, Ultraschallprüfung) und Prüfung der mechanischen Eigenschaften. Nicht normgerechte Gussteile müssen instandgesetzt oder nachbearbeitet werden.

Welche Arten von Sandguss gibt es?

Sandguss lässt sich anhand des Herstellungsverfahrens und der Materialeigenschaften der Sandform in verschiedene Arten unterteilen . Hier einige der wichtigsten Arten des Sandgusses:

1. Nasssand

Grünsandguss ist ein Gießverfahren, bei dem Form- und Kernsand als Modellmaterialien für die Herstellung einer Gussform verwendet werden. Flüssiges Metall fließt unter Schwerkraft in die Form und erzeugt so das Gussteil. Hauptsächlich wird Ton und eine angemessene Menge Wasser als Bindemittel für den Formsand eingesetzt. Nach der Herstellung der Sandform wird diese direkt im nassen Zustand befüllt und gegossen. Das Nassgießen hat eine lange Tradition und ist weit verbreitet . Mit diesem Verfahren lassen sich Gussteile aus Stahl, Eisen und den meisten Nichteisenmetallen herstellen. Zu den Hauptvorteilen zählen die reichlich vorhandenen Tonvorkommen, der niedrige Preis, die kurze Herstellungszeit der Formen und die hohe Arbeitseffizienz. Der verwendete Tongrünsand kann nach entsprechender Aufbereitung größtenteils recycelt und wiederverwendet werden. Es gibt jedoch auch Nachteile, wie die geringe Steifigkeit der Gussform, die ungenaue Maßhaltigkeit der Gussteile und die Anfälligkeit der Gussteile für Fehler wie Sandauswaschungen, Sandeinschlüsse und Poren.

2. Trockener Sand

Im Vergleich zum Grünsandguss weist der Trockensandformguss einen geringeren Feuchtigkeitsgehalt im Formsand auf . Bei der Herstellung von Trockensandformen ist der Feuchtigkeitsgehalt des Formsandes etwas höher als bei Nassformen. Nach der Formherstellung muss die Oberfläche des Formhohlraums mit feuerfester Farbe beschichtet und anschließend im Ofen getrocknet werden. Nach dem Abkühlen kann die Form verschlossen und der Guss befüllt werden. Dieses Verfahren wird üblicherweise zur Herstellung von Stahlgussteilen und größeren Eisengussteilen eingesetzt. Da das Trocknen von Tonsandformen jedoch zeitaufwändig und energieintensiv ist und die Formen während des Trocknungsprozesses zu Verformungen neigen, was die Gussgenauigkeit beeinträchtigt, werden Trockensandformen seit der weitverbreiteten Verwendung von chemisch gehärtetem Sand zunehmend verdrängt. Im modernen Sandguss wird Trockensand jedoch weiterhin als Kernmaterial verwendet, insbesondere für Kerne mit komplexen Formen, dünnen Querschnitten, hoher Trockenfestigkeit und guten Fallfestigkeitseigenschaften.

3. Kernsand

Kernsand ist das Material, aus dem der Kern einer Sandform hergestellt wird . Je nach verwendetem Bindemittel lässt sich Kernsand in verschiedene Typen unterteilen, beispielsweise Ton-, Wasserglas-, Öl-, Fett- oder Harzkernsand. Seine Hauptfunktion besteht darin, den Formhohlraum zu stützen und zu verhindern, dass flüssiges Metall während des Gießvorgangs austritt. Unterschiedliche Kernsandtypen weisen unterschiedliche Eigenschaften und Anwendungsbereiche auf und werden entsprechend den spezifischen Anforderungen des Gussstücks ausgewählt.

Welche Sandarten werden beim Sandguss verwendet?