Gieß- und Schmiedeprozess

Kurze Beschreibung:

In der Metallbearbeitung ist Gießen ein Verfahren, bei dem ein flüssiges Metall in eine Form (normalerweise durch einen Tiegel) eingebracht wird, die einen Negativabdruck (dh ein dreidimensionales Negativbild) der beabsichtigten Form enthält.


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Einführung von Guss- und Schmiedeteilen

In der Metallbearbeitung ist Gießen ein Verfahren, bei dem ein flüssiges Metall in eine Form (normalerweise durch einen Tiegel) eingebracht wird, die einen Negativabdruck (dh ein dreidimensionales Negativbild) der beabsichtigten Form enthält.Das Metall wird durch einen hohlen Kanal, den sogenannten Anguss, in die Form gegossen.Anschließend werden Metall und Form abgekühlt und das Metallteil (das Gussstück) entnommen.Gießen wird am häufigsten verwendet, um komplexe Formen herzustellen, die mit anderen Verfahren schwierig oder unwirtschaftlich herzustellen wären.
Gießverfahren sind seit Tausenden von Jahren bekannt und werden häufig für Skulpturen (insbesondere in Bronze), Schmuck aus Edelmetallen sowie Waffen und Werkzeuge verwendet.Hochtechnisierte Gussteile finden sich in 90 Prozent der langlebigen Güter, darunter Autos, Lastwagen, Luft- und Raumfahrt, Züge, Bergbau- und Baumaschinen, Ölquellen, Geräte, Rohre, Hydranten, Windturbinen, Kernkraftwerke, medizinische Geräte, Verteidigungsprodukte, Spielzeug und mehr.

Zu den traditionellen Techniken gehören das Wachsausschmelzgießen (das weiter in Schleuderguss und direkt unter Vakuum unterstütztes Gießen unterteilt werden kann), Gipsformguss und Sandguss.

Das moderne Gießverfahren wird in zwei Hauptkategorien unterteilt: Einweg- und Einwegguss.Es wird weiter durch das Formmaterial wie Sand oder Metall und das Gießverfahren wie Schwerkraft, Vakuum oder Niederdruck abgebaut.

Schmieden ist ein Herstellungsverfahren, bei dem Metall unter Verwendung lokalisierter Druckkräfte geformt wird.Die Schläge werden mit einem Hammer (oft einem Krafthammer) oder einer Matrize geliefert.Schmieden wird oft nach der Temperatur, bei der es durchgeführt wird, klassifiziert: Kaltschmieden (eine Art der Kaltumformung), Warmschmieden oder Warmschmieden (eine Art der Warmumformung).Bei den beiden letzteren wird das Metall erhitzt, normalerweise in einer Schmiede.Geschmiedete Teile können ein Gewicht von weniger als einem Kilogramm bis zu Hunderten von Tonnen haben. Schmieden wird seit Jahrtausenden von Schmieden durchgeführt;die traditionellen Produkte waren Küchengeschirr, Eisenwaren, Handwerkzeuge, Blankwaffen, Becken und Schmuck.Seit der Industriellen Revolution werden Schmiedeteile in Mechanismen und Maschinen überall dort eingesetzt, wo ein Bauteil eine hohe Festigkeit erfordert;solche Schmiedestücke erfordern in der Regel eine weitere Bearbeitung (z. B. spanende Bearbeitung), um ein fast fertiges Teil zu erhalten.Heute ist Schmieden eine weltweit bedeutende Industrie

Einweg-Formguss- und Schmiedeteile

Einwegformguss ist eine allgemeine Klassifizierung, die Sand-, Kunststoff-, Schalen-, Gips- und Einbettformteile (Wachsausschmelzverfahren) umfasst.Dieses Verfahren des Formgießens beinhaltet die Verwendung von temporären, nicht wiederverwendbaren Formen.

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Verschiedene Verfahren des Gießens und Schmiedens

Sandguss
Sandguss ist eine der beliebtesten und einfachsten Gussarten und wird seit Jahrhunderten verwendet.Sandguss ermöglicht kleinere Chargen als Kokillenguss und das zu sehr vernünftigen Kosten.Diese Methode ermöglicht es Herstellern nicht nur, Produkte zu geringen Kosten herzustellen, sondern es gibt auch andere Vorteile des Sandgusses, wie z. B. sehr kleine Operationen.Das Verfahren ermöglicht Gussteile, die klein genug sind, um in die Handfläche zu passen, bis zu Gussteilen, die nur für Eisenbahnbetten groß genug sind (ein Guss kann das gesamte Bett für einen Eisenbahnwaggon herstellen).Sandguss ermöglicht auch das Gießen der meisten Metalle, abhängig von der Art des Sandes, der für die Formen verwendet wird.

Sandguss erfordert eine Vorlaufzeit von Tagen oder manchmal sogar Wochen für die Produktion mit hohen Durchsatzraten (1–20 Stück/h-Form) und ist für die Großteilefertigung unübertroffen.Grüner (feuchter) Sand, der eine schwarze Farbe hat, hat fast keine Gewichtsbeschränkung, während trockener Sand eine praktische Gewichtsgrenze von 2.300–2.700 kg (5.100–6.000 lb) hat.Das Mindestteilgewicht reicht von 0,075–0,1 kg (0,17–0,22 lb).Der Sand wird mit Tonen, chemischen Bindemitteln oder polymerisierten Ölen (wie Motorenöl) gebunden.Sand kann in den meisten Betrieben viele Male recycelt werden und erfordert wenig Wartung.

Lehmformung
Lehmformen wurden verwendet, um große symmetrische Objekte wie Kanonen und Kirchenglocken herzustellen.Lehm ist eine Mischung aus Lehm und Sand mit Stroh oder Mist.Ein Modell des Produzierten wird in einem bröckeligen Material (dem Hemd) geformt.Die Form wird um dieses Hemd herum gebildet, indem es mit Lehm bedeckt wird.Dieses wird dann gebacken (gebrannt) und das Hemd entfernt.Die Form wird dann aufrecht in einer Grube vor dem Ofen aufgestellt, um das Metall zu gießen.Danach wird die Form abgebrochen.Formen können somit nur einmal verwendet werden, sodass für die meisten Zwecke andere Verfahren bevorzugt werden.

Gipsformguss
Gipsguss ähnelt dem Sandguss, außer dass Gips anstelle von Sand als Formmaterial verwendet wird.Im Allgemeinen dauert die Vorbereitung des Formulars weniger als eine Woche. Danach wird eine Produktionsrate von 1–10 Einheiten/Stunde-Form erreicht, mit Artikeln von 45 kg (99 lb) und 30 g (1 oz). mit sehr guter Oberflächengüte und engen Toleranzen.[5]Gipsguss ist aufgrund der geringen Kosten des Gipses und seiner Fähigkeit, endkonturnahe Gussteile herzustellen, eine kostengünstige Alternative zu anderen Formverfahren für komplexe Teile.Der größte Nachteil besteht darin, dass es nur mit niedrigschmelzenden Nichteisenmaterialien wie Aluminium, Kupfer, Magnesium und Zink verwendet werden kann.

Schalenformen
Das Schalenformen ähnelt dem Sandgießen, aber der Formhohlraum wird durch eine gehärtete "Schale" aus Sand anstelle einer mit Sand gefüllten Form gebildet.Der verwendete Sand ist feiner als Sandgusssand und wird mit einem Harz vermischt, damit er durch das Modell erhitzt und um das Modell herum zu einer Schale ausgehärtet werden kann.Aufgrund des Harzes und des feineren Sandes ergibt es eine viel feinere Oberflächenbeschaffenheit.Der Prozess ist leicht zu automatisieren und präziser als Sandguss.Übliche Metalle, die gegossen werden, umfassen Gusseisen, Aluminium, Magnesium und Kupferlegierungen.Dieses Verfahren ist ideal für komplexe Artikel kleiner bis mittlerer Größe.

Feinguss
Feinguss (in der Kunst als Wachsausschmelzverfahren bekannt) ist ein seit Jahrtausenden praktiziertes Verfahren, wobei das Wachsausschmelzverfahren eine der ältesten bekannten Metallumformtechniken ist.Von vor 5000 Jahren, als Bienenwachs das Modell formte, bis hin zu den heutigen High-Tech-Wachsen, feuerfesten Materialien und Speziallegierungen stellen die Gussteile sicher, dass hochwertige Komponenten mit den entscheidenden Vorteilen Genauigkeit, Wiederholbarkeit, Vielseitigkeit und Integrität hergestellt werden.
Feinguss leitet seinen Namen von der Tatsache ab, dass das Modell mit einem feuerfesten Material eingebettet oder umgeben ist.Die Wachsmodelle erfordern äußerste Sorgfalt, da sie nicht stark genug sind, um den beim Formenbau auftretenden Kräften standzuhalten.Ein Vorteil des Feingusses ist, dass das Wachs wiederverwendet werden kann.

Das Verfahren eignet sich für die wiederholbare Herstellung von endkonturnahen Bauteilen aus einer Vielzahl unterschiedlicher Metalle und Hochleistungslegierungen.Obwohl im Allgemeinen für kleine Gussteile verwendet, wurde dieses Verfahren zur Herstellung kompletter Flugzeugtürrahmen verwendet, mit Stahlguss bis 300 kg und Aluminiumguss bis 30 kg.Im Vergleich zu anderen Gießverfahren wie Druckguss oder Sandguss kann es ein teurer Prozess sein.Die mit Feinguss herstellbaren Komponenten können jedoch komplizierte Konturen aufweisen, und in den meisten Fällen werden die Komponenten endkonturnah gegossen, sodass nach dem Gießen nur wenige oder keine Nacharbeiten erforderlich sind.

Vor- und Nachteile von Schmiedeteilen

Beim Schmieden kann ein Teil hergestellt werden, das stärker ist als ein gleichwertiges Guss- oder bearbeitetes Teil.Da das Metall während des Schmiedeprozesses geformt wird, verformt sich seine innere Kornstruktur, um der allgemeinen Form des Teils zu folgen.Infolgedessen ist die Texturvariation im gesamten Teil kontinuierlich, was zu einem Teil mit verbesserten Festigkeitseigenschaften führt. Außerdem können mit Schmiedeteilen niedrigere Gesamtkosten als durch Gießen oder Herstellen erzielt werden.Unter Berücksichtigung aller Kosten, die im Lebenszyklus eines Produkts von der Beschaffung über die Vorlaufzeit bis zur Nacharbeit anfallen, sowie die Kosten für Ausschuss, Ausfallzeiten und andere Qualitätsaspekte, können die langfristigen Vorteile von Schmiedestücken die kurzfristigen Kosteneinsparungen überwiegen die Gussteile oder Anfertigungen bieten könnten.

Einige Metalle können kalt geschmiedet werden, aber Eisen und Stahl werden fast immer heiß geschmiedet.Das Warmschmieden verhindert die Kaltverfestigung, die aus der Kaltumformung resultieren würde, was die Durchführung von sekundären Bearbeitungsvorgängen an dem Teil erschweren würde.Auch wenn unter einigen Umständen eine Kaltverfestigung wünschenswert sein kann, sind andere Verfahren zum Härten des Teils, wie beispielsweise eine Wärmebehandlung, im Allgemeinen wirtschaftlicher und besser kontrollierbar.Legierungen, die für das Ausscheidungshärten geeignet sind, wie die meisten Aluminiumlegierungen und Titan, können warm geschmiedet und anschließend gehärtet werden.

Produktionsschmieden erfordert erhebliche Investitionen für Maschinen, Werkzeuge, Einrichtungen und Personal.Beim Warmschmieden ist ein Hochtemperaturofen (manchmal auch als Schmiede bezeichnet) erforderlich, um Barren oder Knüppel zu erhitzen.Aufgrund der Größe der massiven Schmiedehämmer und -pressen und der daraus zu fertigenden Teile sowie der Gefahren bei der Arbeit mit Roheisen ist häufig ein spezielles Gebäude zur Unterbringung des Betriebes erforderlich.Bei Gesenkschmiedearbeiten müssen Vorkehrungen getroffen werden, um die durch den Hammer erzeugten Stöße und Vibrationen zu absorbieren.Bei den meisten Schmiedevorgängen werden Umformwerkzeuge verwendet, die präzise bearbeitet und sorgfältig wärmebehandelt werden müssen, um das Werkstück richtig zu formen und den enormen Kräften standzuhalten.

Casting parts with CNC machining process

Gussteile mit
CNC-Bearbeitungsprozess

GGG40 cast iron CNC machining parts

GGG40 Gusseisen
CNC-Bearbeitungsteile

GS52 casting steel machining parts

GS52 Stahlguss
Bearbeitungsteile

Machining 35CrMo alloy forging parts

Bearbeitung 35CrMo
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