Gießen ist der technologische Prozess zur Herstellung von Teilen aus flüssigem Metall in Gießereiformen. Eine Gussform ist ein Element mit einem inneren Hohlraum, der beim Füllen mit gerichtetem Metall ein Teil bildet. Nachdem das Metall abgekühlt und erstarrt ist, wird die Form zerstört oder geöffnet und ein Teil mit einer bestimmten Konfiguration und den erforderlichen Abmessungen entnommen (Abb. 13.1). Die auf diese Weise hergestellten Produkte werden als Gussteile bezeichnet. Die Herstellung von Produkten durch Gießen wird als Gießerei bezeichnet.

Die Gießereiproduktion ist einer der wichtigsten Industriezweige im Maschinenbau. Gussrohlinge werden in den meisten Sektoren der Volkswirtschaft verbraucht. Das Gewicht von Gussteilen in Maschinen beträgt:

Reis. 13.1. Die Gestaltung der Form und des Gussstücks macht durchschnittlich 40-80 % aus, und die Kosten und Arbeitsintensität ihrer Herstellung betragen etwa 25 % der Gesamtkosten des Produkts.

Das Verfahren zur Herstellung von Teilen durch Gießen ist im Vergleich zum Schmieden und Stanzen kostengünstiger, da gegossene Rohlinge in Größe und Konfiguration den fertigen Teilen am nächsten kommen und das Bearbeitungsvolumen geringer ist als bei mit anderen Verfahren hergestellten Rohlingen. Beim Gießen werden Gussteile mit sehr komplexen Konfigurationen hergestellt, insbesondere Hohlgussteile, die nicht durch Schmieden, Stanzen oder andere mechanische Bearbeitung aus gewalztem oder gepresstem Material hergestellt werden können, beispielsweise Zylinderblöcke, Maschinenbetten, Turbinenschaufeln, Zahnräder, Gas- und Wasserarmaturen usw viel mehr. Das Gewicht der Gussteile ist nicht begrenzt – von mehreren Gramm bis zu mehreren zehn Tonnen. Nur durch Gießen können in relativ kurzer Zeit Produkte aus verschiedenen Legierungen beliebiger Größe, Komplexität und Gewicht mit ausreichend hohen mechanischen und betrieblichen Eigenschaften hergestellt werden.

Gießereien, in denen die Gießereiproduktion durchgeführt wird, werden nach der verwendeten Legierung, der Gussherstellungstechnologie, dem Gewicht der Gussteile usw. klassifiziert. (Abb. 13.2).

Anhand der Art der verwendeten Legierung (Metall) werden Werkstätten unterschieden: Eisengießereien, Stahlguss und Nichteisenguss.

In Eisengießereien werden Gussteile aus Grauguss, hochfestem Gusseisen, Temperguss und anderen Gusseisen hergestellt.

In Stahlgießereien werden Gussteile aus Gussstählen hergestellt: Kohlenstoff-, Struktur-, hitzebeständige, Spezialstähle usw.

In Nichteisengusswerken werden Metalle und Legierungen wie Aluminium, Kupfer, Magnesium, Zink, Titan, Bronze, Messing usw. verwendet.

Basierend auf dem Gewicht und den Abmessungen des Gussstücks können Gießereien in leichte, mittlere, große, schwere und besonders schwere Gießereien eingeteilt werden, oder nach einer anderen Klassifizierung in kleine, mittlere oder große Gießereien.

Nach der Gussart wird die Gießereiproduktion in Sand-Ton-Guss und Spezialguss unterteilt.

Zu den besonderen Gussarten gehören Kokillenguss (Dauermetallformen), Schleuderguss, Wachsausschmelzguss (Präzisionsguss), Ausbrennguss, Hoch- oder Niederdruckguss, Korkguss usw.

Das gebräuchlichste Verfahren in der Gießereiproduktion ist das Gießen in Sand-Ton-Formen. Gießereiformen werden aus Formsanden hergestellt. Die Hauptbestandteile von Formsanden sind Sand und Ton, weshalb es sich bei dieser Art auch heute noch um Formsande handelt

Reis. 13.2. Die Hauptgruppen der Gießereien werden als „Erdguss“ bezeichnet. Der Erdguss macht über 75 % der gesamten Gussproduktion aus. Es handelt sich um einmalige Gussformen, da die Entfernung des Gussstücks ihre Zerstörung erfordert. Um jedes weitere Teil zu erhalten, muss eine neue Form hergestellt werden. Der Prozess der Herstellung einer Form wird als Formen bezeichnet.

Formsande dienen der Herstellung von Gussformen, Kernsande dienen der Herstellung von Kernen. Form- und Kernmischungen müssen biegsam sein, um einen deutlichen Abdruck zu erzeugen; feuerfest – um hohen Temperaturen des gegossenen Metalls standzuhalten; langlebig – um dem Druck des zu gießenden Metalls standzuhalten; gasdurchlässig, d.h. Es ist in der Lage, emittierte Gase durchzulassen und ist antihaftbeschichtet, sodass es nicht mit dem gerichteten Metall versintert.

Die Ruten sind in noch schwierigeren Bedingungen. Daher haben Kernmischungen höhere Eigenschaften als Formmischungen.

Beim Formen werden spezielle Geräte verwendet, deren Set als Modellbausatz und Flaschen bezeichnet wird.

Für jedes Teil wird ein separater Modellbausatz erstellt, der auf der Konfiguration und den Abmessungen basiert. Es besteht aus einem Modell, Anschnittsystemelementen und einer Untermodellplatte. Sollten Hohlräume oder Löcher in der Bauteilkonstruktion vorhanden sein, sind im Bausatz auch Kernkästen enthalten.

Das Modell dient dazu, die Außenkontur eines Teils in einer Form abzubilden. Es wird mit Gussschrägen, Zulagen für die Weiterverarbeitung und Metallschrumpfung hergestellt.

Ein Angusssystem besteht aus einer Reihe von Kanälen, die geschmolzenes Metall in den Formhohlraum leiten.

Eine Modellplatte ist ein Gerät zur Installation eines Modells und eines Angusssystems.

Der Kernkasten ist für die Herstellung von Kernen konzipiert, die die Innenkontur der Teilekavität bilden.

Bei den Kolben handelt es sich um starre Rahmen, in denen die Gussform beim Transport und beim Ausgießen mit Metall gehalten wird.

Bei den Gusslegierungen werden in der Gießereiproduktion nur solche Metalle und Legierungen verwendet, die über gute Gusseigenschaften verfügen: hohe Fließfähigkeit, geringe Schrumpfung und geringe Entmischungsneigung.

Fließfähigkeit ist die Fähigkeit eines Metalls, Formhohlräume zu füllen.

Schrumpfung ist die Eigenschaft von Metallen, beim Abkühlen kleiner zu werden.

Unter Verflüssigung versteht man die Heterogenität der chemischen Zusammensetzung verschiedener Teile des Gussstücks.

Die Gießereiproduktion ist einer der organisatorisch und technisch komplexesten Prozesse im Maschinenbau. Die Organisation von Gießereien, die über eine große Menge an Ausgangsdaten verfügen, ist ein arbeitsintensiver und komplexer Prozess. Es wurden jedoch Standardkonstruktionen der Hauptbereiche der Gießereien mit einer Reihe von Geräten, Standardtechnologie und Produktionsorganisation entwickelt.

Grundlage für die Gestaltung der Werkstatt und aller ihrer Abteilungen ist das Werkstattprogramm.

Die Methoden zur Herstellung von Gussteilen, ihre Eigenschaften und ihr Anwendungsbereich sind in der Tabelle aufgeführt. 13.1.

Gießereien befinden sich in der Regel in separaten Gebäuden.

Rahmenbauten sind für Gießereien konzipiert. Der Tragrahmen besteht aus Säulen, die auf Fundamenten montiert und durch Balken und Fachwerke verbunden sind. Stützenbinder und die darauf aufliegenden Fachwerke bilden Querrahmen, die in Längsrichtung durch Fundamentumreifungsträger und Kranträger verbunden sind. Ein solches Gebäude sorgt für eine effektive mechanische Belüftung, Belüftung und Beleuchtung.

Fundament, Säulen, Wände und Decken bilden das tragende Gerüst des Gebäudes, das alle Lasten aufnimmt. Die Dacheindeckung hängt von der Art der Gebäudeeindeckung, den klimatischen Bedingungen vor Ort und den inneren Bedingungen des Raumes ab. Am gebräuchlichsten sind gerollte Mehrschichtdächer aus wasserdichten Materialien, die mit Bitumenmastix auf eine Dämmschicht gelegt werden. Da Gebäude viele Spannweiten haben, ist es notwendig, eine interne Wasserableitung durch Trichter im Dach und Steigleitungen in den Regenabfluss zu veranlassen. Das Dach ist nach dem Laternentyp gebaut. Die Art der Laternen für Industriegebäude richtet sich nach den technologischen, sanitären und hygienischen Anforderungen sowie den klimatischen Bedingungen des Baugebiets. Auf dem Dach von Industriegebäuden installierte Laternen werden in Licht, Belüftung und Lichtbelüftung sowie entsprechend ihrer Position relativ zu den Spannweiten in Streifen und Spot unterteilt. Für die zentrale Klimazone in Räumen mit großer Wärmeabgabe werden doppelseitige Lichtbelüftungslaternen mit Vertikalverglasung eingesetzt.

In der Phase der Erstellung einer Machbarkeitsstudie und bei der Ausarbeitung von Aufträgen für die Planung einer Gießerei ist Folgendes zu berücksichtigen:

• 1) Verfügbarkeit von Zufahrtsstraßen, einschließlich Eisenbahnen;
• 2) das Vorhandensein erheblicher Energieressourcen;
• 3) vorherrschende Windrichtung;
• 4) das Vorhandensein von Behandlungsanlagen und Lagerbereichen für Produktionsabfälle;
• 5) Entfernung von Bearbeitungsbetrieben usw.

Um den Typ von Gebäuden, Heizungs- und Lüftungssystemen sowie tragenden und umschließenden Strukturen richtig auszuwählen, ist es im Rahmen der technischen Forschung erforderlich, meteorologische Daten zu sammeln: Lufttemperatur und -feuchtigkeit, Windgeschwindigkeit, Niederschlagsmenge, Bodengefriertiefe, usw.

Tabelle 13.1

Verfahren zur Herstellung von Gussteilen, ihre Eigenschaften und ihr Umfang 1

1 Handbuch des Maschinenbautechnologen. URL: http://stehmash.narod.ru/stmlstrl2tabl.htm

1.1 Grundkonzepte und Definitionen

Beim Gießen oder Gießen handelt es sich um ein Verfahren zur Herstellung eines Werkstücks oder Endprodukts, bei dem geschmolzenes Metall in einen Hohlraum mit einer bestimmten Konfiguration gegossen und anschließend verfestigt wird.

Durch Gießen gewonnene Rohlinge oder Produkte werden Gussteile genannt.

Der beim Gießen mit flüssigem Metall gefüllte Hohlraum wird als Gießform bezeichnet.

Der Zweck der Gussform ist wie folgt.

1. Bereitstellung der erforderlichen Konfiguration und Abmessungen des Gussteils.

2. Sicherstellung der vorgegebenen Maßhaltigkeit und Oberflächengüte des Gussstücks.

3. Sicherstellung einer bestimmten Abkühlgeschwindigkeit des gegossenen Metalls, wodurch die Bildung der erforderlichen Legierungsstruktur und die Qualität der Gussteile erleichtert werden.

Je nach Nutzungsgrad werden die Formen in einmalige, semipermanente und permanente Formen unterteilt.

Für die Herstellung nur eines Gussstücks werden Einwegformen verwendet, die aus Quarzsand bestehen, dessen Körner durch eine Art Bindemittel verbunden sind.

Semipermanente Formen – Dabei handelt es sich um Formen, bei denen mehrere Abgüsse (bis zu 10-20) anfallen; solche Formen werden aus Keramik hergestellt.

Permanente Formen – Formen, in denen mehrere zehn bis mehrere hunderttausend Gussteile hergestellt werden. Solche Formen bestehen meist aus Gusseisen oder Stahl.

Die Hauptaufgabe der Gießereiproduktion besteht darin, Gussteile herzustellen, deren Form und Oberflächenabmessungen den Parametern des fertigen Teils möglichst nahe kommen, um den Arbeitsaufwand für die anschließende Bearbeitung zu reduzieren. Der Hauptvorteil der Formung von Rohlingen durch Gießen besteht in der Möglichkeit, Rohlinge nahezu beliebiger Komplexität und unterschiedlichen Gewichts direkt aus flüssigem Metall zu erhalten.

Die Kosten für Gussprodukte sind oft deutlich geringer als für Produkte, die mit anderen Verfahren hergestellt werden. Allerdings sind nicht alle Legierungen zum Gießen geeignet, sondern nur solche, die über gute Gusseigenschaften verfügen. Die wichtigsten Gusseigenschaften sind:

1. Fließfähigkeit – die Fähigkeit von flüssigem Metall, eine Gussform zu füllen und deren Konfiguration genau zu wiederholen.

Je höher die Fließfähigkeit, desto besser ist die Gusslegierung. Bei Stahl und Gusseisen nimmt diese Eigenschaft mit steigendem Schwefelgehalt ab und nimmt mit steigendem Phosphor- und Siliziumgehalt zu. Eine Überhitzung der Legierung über ihren Schmelzpunkt hinaus erhöht ihre Fließfähigkeit.

Die Fließfähigkeit wird anhand der Länge des Weges beurteilt, den das flüssige Metall vor der Erstarrung zurücklegt. Silumine, Grauguss und Siliziummessing haben eine hohe Fließfähigkeit (>700 mm); Kohlenstoffstähle, Weißguss, Aluminium-Kupfer- und Aluminium-Magnesium-Legierungen haben eine mittlere Fließfähigkeit (350–340 mm); Magnesiumlegierungen haben eine geringe Fließfähigkeit.

2. Schrumpfung – Verkleinerung des Gussstücks beim Übergang des Metalls vom flüssigen in den festen Zustand. Je geringer die Schrumpfung, desto besser die Gusslegierung. Man unterscheidet zwischen volumetrischer Schrumpfung (Volumenverringerung) und linearer Schrumpfung (Verringerung der Längenmaße). Diese Eigenschaft hängt hauptsächlich von der chemischen Zusammensetzung der Legierung ab. Die ungefähr lineare Schrumpfung beträgt 1 % für Gusseisen und 2 % für Stahl und Nichteisenmetalle. Natürlich hat jede Gusslegierungssorte ihren eigenen Schrumpfwert.

3. Tendenz zur Segregation. Als Verflüssigung bezeichnet man die chemische Heterogenität im gesamten Volumen eines Gussstücks. Je weniger eine Gusslegierung zur Entmischung neigt, desto besser ist sie.

In der Gießereiproduktion werden viele verschiedene Legierungen verwendet. Am gebräuchlichsten ist Grauguss, aus dem im heimischen Maschinenbau etwa 75 % der Gussteile (nach Gewicht), etwa 20 % aus Stahl, 3 % aus Temperguss und etwa 2 % der Gussteile aus Nichtguss hergestellt werden -Eisenmetalllegierungen.

Es gibt zwei Möglichkeiten, Metall in Formen zu gießen.

1. Konventionelles Gießen, bei dem das Metall die Form unter dem Einfluss der Schwerkraft frei füllt. Bei dieser Methode wird das Material in Sand-Ton-Formen gegossen.

2. Spezielle Gießverfahren, davon gibt es etwa 15, die wichtigsten sind:

· Spritzguss;

· Schleuderguss;

· Druckguss (in Metallformen);

· Gießen in Schalenformen;

· Gießen mit Wachsausschmelzverfahren, ausgebrannten oder aufgelösten Modellen.

Das Gießen in Sand-Ton-Formen ist die Hauptmethode zur Herstellung von Gussteilen. Mit dieser Methode werden sowohl einfache als auch komplexe Gussteile hergestellt, die größten Gussteile, die mit anderen Methoden nicht hergestellt werden können.

Durch den Einsatz spezieller Gießverfahren ist es möglich, Fehler in der Gießereiproduktion zu reduzieren. Beim Gießen in Metallformen gewährleistet das Schleudergießen die Herstellung hochpräziser Gussteile. Darüber hinaus sind spezielle Gießverfahren nur für Produkte relativ kleiner Größe (Gewicht bis 300 kg) anwendbar.

Um eine Gussform herzustellen, benötigen Sie einen Modellbausatz. Im Allgemeinen besteht ein Modellbausatz aus einem Modell, einem Kernkasten und Modellen von Angusssystemelementen.

Das Modell ist ein Prototyp des zukünftigen Gussteils; mit Hilfe des Modells wird hauptsächlich seine äußere Konfiguration geformt. Das Modell unterscheidet sich vom Gussstück durch das Material, das Vorhandensein von Stabspuren (wenn das Gussstück hohl ist und ein Stab zur Bildung des Hohlraums benötigt wird), das Vorhandensein eines Verbindungsstücks (wenn das Formen mit einem geteilten Modell erfolgt) und Abmessungen, die die entsprechenden Abmessungen des Gussstücks um den Betrag der linearen Schrumpfung der Legierung überschreiten.

Eine Kernbox ist Teil eines Modellbausatzes zur Herstellung eines Kerns. Der Stab wiederum ist notwendig, um die innere Konfiguration des Gussteils zu formen (zur Herstellung von Löchern).

Das Angusssystem besteht aus einer Reihe von Kanälen in der Gussform, die geschmolzenes Metall zuführen, Schlacke und nichtmetallische Einschlüsse einfangen, Gase aus der Gussform entfernen und das Gussstück während seiner Kristallisation mit flüssigem Metall versorgen.

1.2 Technologie zur Herstellung von Gussteilen

Der technologische Prozess zur Herstellung von Gussteilen in Sand-Ton-Formen umfasst das Formen, d. h. die Herstellung von Halbformen und Kernen; Montage von Gussformen; Schmelzgießen, Ausschlagen und Reinigen von Gussteilen.

Zur Herstellung von Gießereiformen aus Formsanden werden Modellkastenanlagen eingesetzt. Es umfasst Modelle, Modellkacheln, Kernkästen usw.

Um das Studium des Gussherstellungsprozesses zu erleichtern, betrachten wir das technologische Prozessdiagramm (Abb. 1).

Basierend auf der Zeichnung des Teils (Abb. 1, a) entwickelt der Gießereitechnologe eine Zeichnung des Modells und des Kernkastens. In der Modellbauwerkstatt werden nach diesen Zeichnungen ein Modell (Abb. 1, b) und ein Kernkasten (Abb. 1, c) unter Berücksichtigung der Bearbeitungszugaben und der Schrumpfung der Legierung beim Abkühlen angefertigt. Um Auflageflächen für die Montage von Stangen zu erhalten, wurden an den Modellen Stangenmarkierungen angebracht. Entlang des Kernkastens wird ein Stab geformt (Abb. 1, d), der einen inneren Hohlraum im Gussstück bilden soll.

Um die Form mit Metall zu füllen, gibt es ein Angusssystem bestehend aus einer Schüssel, einem Steigrohr, einem Schlackenfang, Zuführungen und Entlüftungsöffnungen (Abb. 1, e). Bei der Montage wird in die untere Halbform eine Stange eingebaut, dann werden beide Halbformen verbunden und mit Ballast belastet. Die zusammengebaute Gussform ist in Abb. dargestellt. 1, d.

In der Schmelzabteilung wird Metall geschmolzen und in Formen gegossen. Das abgekühlte Gussstück wird aus der Form geschlagen und in die Reinigungs- und Beschnittabteilung überführt, wo es von der Formkernmischung gereinigt und die Reste des Angusses, der Buchten usw. abgetrennt werden.

Modelle sind Geräte, mit deren Hilfe im Formsand Abdrücke erzeugt werden – Hohlräume entsprechend der äußeren Form der Gussteile. Löcher und Hohlräume im Inneren der Gussteile werden mithilfe von Stäben gebildet, die beim Zusammenbau in die Form eingebaut werden.

Die Abmessungen des Modells sind um den Betrag der linearen Schrumpfung der Legierung größer als die entsprechenden Abmessungen des Gussstücks, das bei Kohlenstoffstahl 1,5–2 %, bei Gusseisen 0,8–1,2 % und bei Bronzen und Messing 1–1,5 % beträgt usw. d. Um die Herstellung von Modellen aus der Formmischung beim Formen zu erleichtern, sollten die Wände der Modelle Formschrägen aufweisen (bei Holzmodellen 1-3 0, bei Metallmodellen 1-2 0). An den Fugen glatt machen Fugen mit einem Radius R = (1/5 - 1/3) durchschnittliche Dicke der Kontaktwände.

Der Vorteil von Holzmodellen sind die geringen Kosten und die einfache Herstellung, der Nachteil ist die Zerbrechlichkeit. Die Modelle sind für Gusseisengussteile rot und für Stahlgussteile blau lackiert. Die Rutenschilder sind schwarz lackiert.

Metallmodelle werden meist aus Aluminiumlegierungen hergestellt. Diese Legierungen sind leicht, oxidieren nicht und sind leicht zu schneiden.

Bei der maschinellen Formgebung werden bei der Installation des Modells üblicherweise Metall-Modellwerkzeuge eingesetzt, bei denen das Modell und das Anschnittsystem auf einer Metall-Modellplatte installiert werden.

Die Kerne werden in Kernkästen aus Holz oder Metall geformt.

Das Formen erfolgt in der Regel in Formkästen – starke und starre Metallkästen unterschiedlicher Form, die für die Herstellung von Gussstückhälften aus dem Formsand durch Verdichten des Sandes bestimmt sind.

Zur Herstellung von Gussformen und -kernen werden Mischungen aus Natursanden und Tonen unter Zusatz der erforderlichen Wassermenge verwendet. Qualität, Zusammensetzung und Eigenschaften von Materialien und Mischungen hängen von ihren Einsatzbedingungen in der Angussform ab.

Form- und Kernmischungen müssen folgende Eigenschaften aufweisen:

– Festigkeit (zur Aufrechterhaltung der Integrität bei Montage, Transport und mechanischer Einwirkung);

– Gasdurchlässigkeit;

– Feuerbeständigkeit (bei Kontakt mit Metall darf es nicht schmelzen, versintern, am Guss anbrennen oder erweichen);

– Plastizität (behält seine Form nach Entlastung);

– mangelnde Haftung der Mischung am Modell, Kernkasten und in der Trennebene der Form;

- Nicht hygroskopisch;

- Wärmeleitfähigkeit;

– leichtes Entfernen der Mischung beim Reinigen von Gussteilen;

– Haltbarkeit, d.h. die Fähigkeit von Mischungen, ihre Eigenschaften nach wiederholter Verwendung beizubehalten;

- billig.

An frischen Formstoffen, also Sand und Ton, werden durchschnittlich 0,5 – 1 Tonne pro 1 Tonne Gussstück benötigt, während der Verbrauch an Mischungen für die Herstellung von Formen und Kernen bei 4 – 7 Tonnen liegt. Der Hauptanteil der Mischungen sind Formabfall Materialien, frische Materialien dienen lediglich dazu, die zu Staub zerfallenden Sandkörner zu ersetzen und die Bindeeigenschaften der Tone zu erfüllen.

Der Kornanteil des Sandes sollte überwiegend aus Quarzkörnern (SiO 2) bestehen, bei den besten Sandsorten liegt der Gehalt an SiO 2 bei ³ 97 %, bei den schlechtesten beträgt der Gehalt an SiO 2 ³ 90 %.

Der tonige Anteil von Sand umfasst herkömmlicherweise alle darin enthaltenen Partikel mit einer Größe von weniger als 0,022 mm.

Formtone sind Sande, die mehr als 50 % Tonbestandteile enthalten. Tone werden in gewöhnliche Formtone und Bektonittone unterteilt. Bektonit-Tone umfassen Tone, die hauptsächlich aus Montmoriglionit-Kristallen bestehen. Dieses Material quillt in Wasser stark auf, was die Bindungseigenschaften von Tonen erhöht. Bectonit wird zur Herstellung von Formen und Kernen verwendet, die keiner Trocknung unterliegen.

Gewöhnliche Formtone bestehen hauptsächlich aus Kaolinkristallen Al 2 O 3 · 2SiO 2 · 2H 2, die keine intrakristalline Quellung aufweisen.

Für den Stahlguss wird der feuerfesteste Ton mit hoher thermochemischer Stabilität verwendet – mindestens 1580 °C, für Gusseisen – mit einer durchschnittlichen Beständigkeit von mindestens 1350 °C, für Nichteisenguss ist die thermochemische Stabilität von Tonen nicht begrenzt.

Zur Herstellung von Form- und Kernmischungen werden neben Sand und Ton auch organische und anorganische Bindemittel verwendet. Organische Bindemittel verbrennen und zersetzen sich bei hohen Temperaturen. Zu diesen Materialien gehören Leinöl, Trockenöl, Krepetel (Pflanzenöl, Kolophonium, weißer Alkohol), Torf und Holzpech, Kolophonium, Pektinleim, Melasse und eine Reihe anderer. Als anorganische Bindemittel werden Zement und Flüssigglas verwendet.

In Gießereien mit maschineller Bodenvorbereitung wird eine einzige Formmischung verwendet. In Werkstätten mit geringerem Mechanisierungsgrad werden Deck- und Füllmischungen verwendet; erstere sind hochwertiger und dienen der Bildung einer Innenschicht im Kontakt mit dem Gussstück.

Die Materialien für die Stäbe – Stäbchenmischungen – werden je nach Konfiguration der Stäbe und ihrer Lage in der Form ausgewählt. Sie müssen eine hohe Festigkeit und ausreichende Flexibilität aufweisen, um die Schrumpfung des Metalls nicht zu beeinträchtigen, sowie eine gute Gasdurchlässigkeit. Bei der Herstellung von Gussteilen aus Stahl und Gusseisen werden zur Herstellung solcher Stäbe hochwertige Sand-Öl-Harz-Mischungen (reiner Quarzsand und ein Polymerbindemittel – Harz oder flüssiges Glas) verwendet. Weniger kritische Stäbe mit dickerem Querschnitt werden aus Mischungen bestehend aus 91-97 % SiO 2 und 3-4 % Ton unter Zusatz von flüssigem Glas oder anderen Bindemitteln hergestellt. Für massive Stäbe werden Mischungen minderer Qualität verwendet, die aus 30–70 % SiO 2, 20–60 % recycelter Erde und 7–10 % Ton, dem Hauptbindemittel, bestehen.

Um ein Anbrennen zu verhindern und die Oberflächenreinheit von Gussteilen zu verbessern, werden Formen und Kerne mit einer dünnen Schicht aus Antihaftmaterialien überzogen. Bei den Rohformen handelt es sich bei den Antihaftmaterialien um Stäube, bei denen es sich um Graphitpulver (für Gusseisengussteile) und Quarzpulver (für Stahlgussteile) handelt. Für Trockenformen werden Antihaftfarben vorbereitet. Farben sind wässrige Suspensionen der gleichen Materialien: Graphit (für Gusseisen), Quarz (für Stahl) mit Bindemitteln. Farben werden auf heiße Formen und Kerne aufgetragen, die nach dem Trocknen keine Zeit zum Abkühlen hatten.

1.3 Angusssysteme

Der Zweck des Angusssystems besteht darin, eine reibungslose, stoßfreie Zufuhr von Metall in die Form sicherzustellen, thermophysikalische Phänomene in der Form zu regulieren, um einen qualitativ hochwertigen Guss zu erhalten, und die Form vor dem Eindringen von Schlackeneinschlüssen zu schützen. Die Elemente eines normalen Angusssystems sind ein Angussbecken 1, ein Steigrohr 2, ein Schlackenfänger 3 und Speiser 4, die dem Gussstück Metall direkt zuführen. Beim Gießen muss das gesamte Angusssystem mit flüssigem Metall gefüllt sein, um zu verhindern, dass Schlacke und atmosphärische Luft in die Form gesaugt werden.

Bei der Herstellung von Gussteilen aus Stahl, Sphäroguss und einigen Legierungen von Nichteisenmetallen mit relativ großer Schwindung werden diese während des Erstarrungsprozesses über das Angusssystem mit flüssigem Metall versorgt.

, m 2 ,

wobei Q die Masse des Gussstücks und des Gewinns ist, kg,

r – Dichte des Gussmaterials, kg/m 3,

m = 0,4-0,6 – Abflusskoeffizient,

t = 4-9 s – Formfüllzeit,

g = 9,81 m/s 2 – Erdbeschleunigung,

H – durchschnittlicher Druck, m (Höhe der flüssigen Metallsäule in der Form, gemessen von der Oberkante des Trichters bis zum Massenschwerpunkt des Gussstücks).

Mit anderen Worten: Das Anschnittsystem ist verriegelt und schafft Bedingungen, unter denen keine Schlacke durch den Trichter gelangt und keine Luft angesaugt wird, da dieser ständig mit Metall gefüllt ist und das sich nach unten verjüngende Steigrohr den Druck begrenzt. Gleichzeitig können die Tore (Speiser) nicht das gesamte vom Steigrohr kommende Metall durchdringen; der Schlackenfilm auf der Oberfläche des Metalls steigt bis zur Spitze des Schlackenfängers und nur reines Metall gelangt in den Guss durch die Tore.

Um Luft aus der Form zu entfernen und die Füllung der Form mit Metall zu überwachen, sind an den oberen Teilen der Gussteile vertikale Kanäle (Vorsprünge) angebracht. Beim Gießen aus Stahl, Aluminiumlegierungen und einigen Bronzearten, die sich durch eine hohe Schrumpfung auszeichnen, werden die Anschläge durch Gewinne ersetzt. Ihr Hauptzweck besteht darin, das Gussstück während seiner Kristallisation mit flüssigem Metall zu versorgen, um die Bildung von Lunkern in den zuletzt erstarrenden Bereichen des Gussstücks zu verhindern. Ein regulärer geschlossener oder offener Gewinn kann nur funktionieren, wenn er über dem Guss liegt. Die Metallmenge im Guss muss für den notwendigen ferrostatischen Druck auf das Gussmetall sorgen.

Umformmethoden

Das manuelle Formen wird hauptsächlich zur Herstellung individueller, kleiner und großer, komplexer Gussteile eingesetzt.

Die offene Bodenformung wird für unkritische Gussteile mit ebener Oberfläche, beispielsweise Brammen, durchgeführt, an die keine hohen Anforderungen an Aussehen und Oberflächenqualität gestellt werden.

Diese Formung kann auf einem weichen Bett oder auf einem harten Bett erfolgen.

Wenn der Guss schwer ist, machen Sie ein hartes Bett darunter (Abb. 3) und graben Sie ein Loch mit einer Tiefe von 300–500 mm mm Größer als die Höhe des Modells, wird auf den Boden eine Schicht gebrannten Kokses mit einer Dicke von 100 gelegt mm, Zur Gasentfernung werden seitlich zwei Rohre schräg eingebaut und das Gemisch eingefüllt.

Bei der Herstellung der oberen Formhälfte wird zunächst die obere Hälfte exakt entlang der Zapfen auf die untere Modellhälfte aufgesetzt, dann werden die Modelle der Setzstufe und Stützen aufgesetzt. Danach wird das Modell mit einer Verblendmischung abgedeckt und das gesamte Volumen mit der Füllmischung gefüllt, anschließend werden Einstiche mit einem Gasauslass vorgenommen. Die Position des Kolbens im Verhältnis zum Boden der Form wird durch Eintreiben von Stiften in allen vier Ecken fixiert.

Nehmen Sie nun den Kolben heraus und stellen Sie ihn auf den Boden, indem Sie ihn zunächst um 180° drehen. Entfernen Sie vorsichtig beide Modellhälften, glätten Sie die beschädigten Stellen, bedecken Sie die Hohlräume der Halbformen mit Staub, installieren Sie einen Stab in der unteren Halbform und stellen Sie die Kolbenhalbform genau entlang der Grenzen der Form auf den Boden Treiben Sie die Stifte ein, setzen Sie die Angussschale auf und laden Sie Gewichte auf die Oberseite der Form, um die Gefahr des Anhebens des gegossenen Metalls zu vermeiden und um Verbrennungen in der Nähe der Stelle zu vermeiden, an der die Form gegossen wird.

Formen in Flaschen

Das Formen in Formkästen wird am häufigsten in Gießereien eingesetzt. Abhängig von der Gestaltung der Modelle, den Bedingungen und der Art der Produktion gibt es viele Varianten. Schauen wir uns die typischsten davon an.

In Abb. Abbildung 4 zeigt das Formen mit einem geteilten Modell. Das zu gießende Teil (Abb. 4, A) geformt nach einem Modell mit Zeichen für den Stab, der einen Hohlraum im Gussstück bildet (Abb. 4, b). Auf Schild 1 (Abb. 4, V) Installieren Sie zunächst die Hälfte des Modells 2, und dann die Flasche 4, Das Modell wird mit einer dünnen Staubschicht bestäubt und mit einer Verblendmischung abgedeckt, anschließend wird der gesamte Kolben mit einer Füllmischung gefüllt. Anschließend wird die überschüssige Mischung von der Oberseite entfernt und die Gasaustrittskanäle 3 durchstochen. Anschließend wird die Halbform um 180° gedreht und aufgesetzt

Schild (Abb. 4, d). Anschließend wird die Oberfläche des Verbinders mit Trennsand abgestreut. Die oberen 5 werden auf die untere Hälfte des Modells gelegt und dabei streng entlang der Zapfen zentriert. Anschließend wird der Kolben gealtert 6, Modelle von Riser 7 und Schüben 8 und füllen Sie sie in der gleichen Reihenfolge wie die untere Hälfte der Form. Dann wird die Oberseite geglättet, die Kanäle gestochen, die Umrisse der Angussschale gezeichnet und die Modelle des Steigrohrs 7 und der Schübe extrahiert 8. Anschließend wird die obere Halbform entfernt und um 180° gedreht. Aus beiden Formhälften werden Modelle entnommen, die Schadstellen geglättet, mit Staub bestreut, der Stab in die untere Formhälfte eingebaut, mit der oberen Formhälfte abgedeckt und die Form befestigt bzw. zum Metallgießen beladen (Abb. 4, D).

Das Formen in zwei Kolben nach dem einteiligen Modell ist in Abb. dargestellt. 5. Modell des Formteils (Abb. 5, A) Ohne das untere Stabzeichen werden sie auf den Schild gelegt (Abb. 5, b), mit einer Verkleidung abgedeckt, dann mit der Füllmischung gefüllt und der Überschuss von oben geharkt. Wenn die Mischung unter das Modell fällt, wird die Halbform um 180° gedreht (Abb. 5, V) und schneide die Mischung entlang der Linie 3-4 aus . Die gesamte Oberfläche des Verbinders glätten, mit Trennsand bestreuen und die Stabmarkierung 2 anbringen , Sie platzieren den Oberkolben, Modelle des Steigrohrs und der Entlüftungsöffnungen, füllen ihn mit Formsand, öffnen die Form, entnehmen das Modell, stellen es fertig, bestäuben es mit Staub, setzen den Kern ein, bedecken ihn mit der oberen Halbform und beladen ihn und unter Ausgießen stellen (Abb. 5, G).

Föderale staatliche Bildungseinrichtung für höhere Berufsbildung „Uraler Föderale Universität, benannt nach dem ersten Präsidenten Russlands B.N. Jelzin“

Institut für Materialwissenschaft und Metallurgie

Abteilung für Gießerei- und Härtetechnik

Skript zur Vorlesung „Gießerei“

Vorlesung 1

Grundbegriffe der Gießereiproduktion

Vorlesungsübersicht

1. Das Konzept der Gießereiproduktion.

2. Kurzer historischer Überblick über die Entwicklung der Gießereiproduktion. Die Rolle russischer Wissenschaftler bei der Entwicklung wissenschaftlicher Grundlagen und der Organisation der Produktion von Gussstücken und Barren.

3. Einteilung der Gusslegierungen und deren Einsatzgebiete.

Metalle sind aus dem modernen Leben nicht mehr wegzudenken. Metalle sind die Grundlage des technischen Fortschritts, die Grundlage der materiellen Kultur der gesamten Menschheit. Aber Metall wird für den Menschen erst dann nützlich, wenn daraus Produkte hergestellt werden. Es gibt drei Hauptarten der Herstellung von Metallprodukten. Dies sind Gießerei, Metallumformung und Metallzerspanung. Der Gießereikurs ist der ersten Art der Metallbearbeitung gewidmet.

In diesem Vorlesungsskript werden die theoretischen Grundlagen der Gießereiproduktion ausreichend ausführlich erörtert, darüber hinaus werden die technologischen Prozesse zur Herstellung verschiedener Produkte sowie die dabei verwendeten Geräte und Werkzeuge beschrieben.

Das Vorlesungsskript ist der Gießereiproduktion von Eisen- und Nichteisenmetallen gewidmet. Es beschreibt die Grundlagen der Theorie, der technologischen Prozesse und der Ausrüstung zur Herstellung von Gussteilen auf verschiedene Arten (in einmaligen Sand-Ton-Formen, Wachsausschmelzformen, in einer Form, unter Druck usw.).

Bei der Präsentation des Materials wird das Hauptaugenmerk auf die Berücksichtigung des physikalischen und physikalisch-chemischen Wesens der Prozesse einer bestimmten Technologie, der Konstruktionsmerkmale der Ausrüstung, des Zwecks der technologischen Modi, der verwendeten Ausrüstung und der Automatisierungsausrüstung gelegt.

Neben der Präsentation spezifischer Materialien für jede technologische Methode zur Herstellung von Rohlingen wird besonderes Augenmerk auf die wichtigsten Engpässe und Probleme technologischer Prozesse sowie auf die Analyse von Wegen und Mitteln zu deren Lösung gelegt, um Produkte einer bestimmten Qualität zu erhalten und eine hohe Produktionseffizienz zu erreichen. Basierend auf dem gleichen Ansatz werden die Aussichten für die Entwicklung jedes Prozesses betrachtet.

Gießereikonzept

Das Wesen der Gießereiproduktion besteht darin, Flüssigkeit zu erhalten, d. h. Über den Schmelzpunkt erhitzt, wird eine Legierung der erforderlichen Zusammensetzung und Qualität hergestellt und in eine vorbereitete Form gegossen. Nach dem Abkühlen härtet das Metall aus und behält die Form des Hohlraums, in den es gegossen wurde. Um ein Casting durchzuführen, müssen Sie also:

1) Bestimmen Sie die Materialien, die zum Schmelzen in die Charge eingebracht werden müssen, berechnen Sie sie, bereiten Sie diese Materialien vor (schneiden Sie sie in Stücke, wiegen Sie die erforderliche Menge jeder Komponente ab); Materialien in den Schmelzofen laden;

2) Schmelzen durchführen – flüssiges Metall mit der erforderlichen Temperatur, Fließfähigkeit und der richtigen chemischen Zusammensetzung ohne nichtmetallische Einschlüsse und Gase erhalten, das in der Lage ist, beim Erstarren eine feinkristalline Struktur ohne Defekte mit ausreichend hohen mechanischen Eigenschaften zu bilden;

3) Bereiten Sie vor dem Ende des Schmelzens Gussformen vor (zum Eingießen von Metall), die der hohen Temperatur des Metalls, seinem hydrostatischen Druck und der erosiven Wirkung des Strahls standhalten, ohne zu brechen, und die auch in der Lage sind, Gase durchzulassen durch Poren oder Kanäle aus dem Metall freigesetzt;

4) Geben Sie das Metall aus dem Ofen in die Pfanne und befördern Sie es zu den Gussformen. Füllen Sie die Gussformen mit flüssigem Metall, vermeiden Sie Unterbrechungen im Fluss und verhindern Sie, dass Schlacke in die Form gelangt.

5) Öffnen Sie nach dem Aushärten des Metalls die Formen und entnehmen Sie die Gussteile. PRODUKTION

6) alle Angüsse (in den Gusskanälen eingefrorenes Metall) sowie die gebildeten Grate und Grate (aufgrund schlechter Guss- oder Formqualität) vom Gussteil trennen;

7) Reinigen Sie die Gussteile von Form- oder Kernsandpartikeln.

8) Qualitätskontrolle und Größenkontrolle von Gussteilen durchführen.

Derzeit werden die meisten Gussteile in einmaligen (Sand-)Formen hergestellt, die aus einer Formmischung bestehend aus Quarzsand, feuerfestem Ton und speziellen Zusätzen hergestellt werden. Nach dem Aushärten des Metalls wird die Form zerstört und der Guss entfernt. Zusätzlich zu den einmaligen Formen werden semipermanente Formen aus hochfeuerfesten Materialien (Schamotte, Graphit usw.) verwendet, mit denen mehrere Dutzend (50–200) Gussteile gefüllt werden, und permanente Formen bestehen aus Metall werden mehrere Hundert, manchmal auch Tausende Gussteile hergestellt, bis die Form abgenutzt ist. Die Wahl der Gussform hängt von der Art der Produktion, der Art des zu gießenden Metalls und den Anforderungen beim Gießen ab.

Ein kurzer historischer Überblick über die Entwicklung der Gießereiproduktion. Die Rolle russischer Wissenschaftler bei der Entwicklung wissenschaftlicher Grundlagen und der Organisation der Produktion von Gussstücken und Barren

Die Gießerei ist eine der ältesten Formen der Metallverarbeitung, die die Menschheit kennengelernt hat. Zahlreiche archäologische Funde, die bei Ausgrabungen von Grabhügeln in verschiedenen Teilen unseres Landes entdeckt wurden, weisen darauf hin, dass im alten Russland Kupfer- und Bronzeguss in relativ großen Mengen hergestellt wurde (Bowler, Pfeilspitzen, Schmuck – Ohrringe, Handgelenke, Ringe, Kopfbedeckungen usw.). Bei den Ausgrabungen wurden noch erhaltene Schmieden und Öfen sowie Steinformen entdeckt, die zum Gießen von Hohläxten, Ringen, Armbändern, Metallperlen, Kreuzen usw. verwendet wurden. Die meisten im antiken Russland gefundenen Abgüsse wurden jedoch durch Gießen aus Wachs gewonnen Modell.

Die Methode zur Herstellung des Modells war originell: Aus Drahtschnüren wurde ein Muster gewebt, das eine Kopie des zukünftigen Produkts darstellte; Auf dieses Wachsmodell wurde Ton aufgetragen, bis eine ausreichend starke Form entstand; nach dem Trocknen wurde die Form kalziniert, das Wachs geschmolzen und die Schnüre ausgebrannt; in den entstandenen Hohlraum wurde Metall gegossen; nach dem Abkühlen entstand ein Abguss mit komplexen Formen wurde erhalten.

Im 11. Jahrhundert In Russland entstanden lokale Produktionszentren für den Guss von Kirchen- (Kupferkreuze, Glocken, Ikonen, Kerzenständer usw.) und Haushaltsgegenständen (Wasserkocher, Waschtische usw.). Neben Kiew und Nowgorod dem Großen wurden Ustjug Weliki und Twer zu wichtigen Zentren für die Herstellung von Kupfergussprodukten. Die Tatareninvasion führte zu einer Stagnation, die bis zur Mitte des 14. Jahrhunderts andauerte. Danach begann der Aufschwung der Gießereiproduktion. Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass ein zentralisierter Großstaat geschaffen wurde, in dessen Zusammenhang sich Städte zu entwickeln begannen und Waffen, heute Schusswaffen, benötigt wurden. Sie stellten von der Produktion geschweißter Kanonen auf gegossene Bronzekanonen um, gossen Glocken und gründeten Kupfergießereien für Kunstguss. Bis zur Mitte des 16. Jahrhunderts. Die Moskauer Artillerie belegte quantitativ den ersten Platz unter der Artillerie europäischer Staaten.

Die Ära Peters des Großen bedeutete einen Sprung in der Entwicklung der Gießereiproduktion. Große Fabriken in Tula und Kaluga wurden von Nikita Demidov und Ivan Batashov gegründet. Die ersten Stahlgussteile wurden in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts hergestellt. Fast gleichzeitig in verschiedenen europäischen Ländern. In Russland wurden sie 1866 im Werk Obukhov aus Tiegelstahl hergestellt. Allerdings erwies sich die Qualität der Gussteile als gering, da die Gusseigenschaften von Stahl denen von Gusseisen deutlich unterlegen waren. Dank der Arbeit der russischen Metallurgen A.S. Lawrowa und N.V. Kalakutsky, der die Entmischungsphänomene erläuterte und den Entstehungsmechanismus von Schrumpfung und Gashohlräumen darlegte und auch Maßnahmen zu deren Bekämpfung entwickelte, wurden die Vorteile von Stahlgussteilen voll aufgezeigt. Daher sind die von A.A. erhaltenen Formgussteile Iznoskov aus offenem Herdstahl im Werk Sormovo im Jahr 1870 erwiesen sich als von so hoher Qualität, dass sie auf einer Ausstellung in St. Petersburg vorgeführt wurden.

Nach der Veröffentlichung wissenschaftlicher Arbeiten durch den Begründer der Metallographie D.K. Chernov, der die Wissenschaft der Legierungsumwandlungen, ihrer Kristallisation, Struktur und Eigenschaften entwickelte, begann mit der Wärmebehandlung, die die Qualität des Stahlgusses verbesserte. Die Theorie der metallurgischen Prozesse wurde in der höheren Schule von A.A. eingeführt. Baikov im Jahr 1908 am St. Petersburger Polytechnischen Institut. In der Zeit von 1927 bis 1941. Im ehemaligen Russland erlebt die Industrie ein beispielloses Wachstum, und die größten mechanisierten Fabriken werden gebaut. Es werden Gießereien gebaut und in Betrieb genommen, die im Durchlaufbetrieb, mit hohem Mechanisierungsgrad, mit Förderbändern und einer Jahresproduktion von bis zu 100.000 Tonnen Gussteilen arbeiten.

Gleichzeitig werden Forschungsarbeiten durchgeführt, Theorien zu Arbeitsabläufen und Methoden zur Berechnung von Gießereiausrüstungen erstellt. Eine wissenschaftliche Schule der Moskauer Höheren Technischen Schule wird gegründet, gegründet und geleitet von Prof. N.P. Aksenow.

Die weit verbreitete Verwendung der Gießereiproduktion erklärt sich aus ihren großen Vorteilen gegenüber anderen Verfahren zur Herstellung von Rohlingen (Schmieden, Stanzen). Durch Gießen können Werkstücke nahezu beliebiger Komplexität mit minimalen Bearbeitungszugaben hergestellt werden.

Darüber hinaus ist die Herstellung von Gussteilen deutlich günstiger als beispielsweise die Herstellung von Schmiedeteilen. Die Entwicklung der Gießereiproduktion verlief bis heute in zwei Richtungen:

1) Entwicklung neuer Gusslegierungen und metallurgischer Verfahren;

2) Verbesserung der Technologie und Mechanisierung der Produktion.

Auf dem Gebiet der Untersuchung und Verbesserung der mechanischen und technologischen Eigenschaften von Grauguss – den gebräuchlichsten und kostengünstigsten Gusslegierungen – wurden große Fortschritte erzielt. Spezielle Gussarten werden immer weiter verbreitet und verbessert: Kokillenguss, Druckguss, Schalenguss, Wachsausschmelzguss usw., wodurch die Herstellung präziser Gussteile gewährleistet und somit die Kosten der spanenden Bearbeitung gesenkt werden.

Einteilung der Gusslegierungen und deren Einsatzgebiete

Im Durchschnitt machen Gussteile etwa 50 % der Masse von Maschinen und Mechanismen aus, und ihre Kosten betragen 20–25 % der Maschinenkosten. Abhängig von der Methode zur Herstellung von Gussbarren werden Legierungen in gegossene und verformte Legierungen unterteilt. Gusslegierungen werden entweder aus Ausgangskomponenten (Einsatzstoffen) direkt in der Gießerei hergestellt oder in fertiger Form aus Hüttenwerken bezogen und erst geschmolzen, bevor sie in Gießereiformen gegossen werden. Sowohl im ersten als auch im zweiten Fall können einzelne Elemente während des Schmelzprozesses oxidieren (ausbrennen), sich bei erhöhten Temperaturen verflüchtigen (sublimieren), eine chemische Wechselwirkung mit anderen Komponenten oder mit der Ofenauskleidung eingehen und zu Schlacke werden.

Um die erforderliche Zusammensetzung der Legierung wiederherzustellen, wird der Verlust einzelner Elemente darin durch das Einbringen spezieller Additive (Ligaturen, Ferrolegierungen) in die Schmelze ausgeglichen, die in metallurgischen Betrieben hergestellt werden. Legierungen enthalten neben dem Legierungselement auch das Grundmetall der Legierung und werden daher leichter und vollständiger von der Schmelze aufgenommen als ein reines Legierungselement. Beim Schmelzen von Legierungen aus Nichteisenmetallen werden Vorlegierungen verwendet: Kupfer-Nickel, Kupfer-Aluminium, Kupfer-Zinn, Aluminium-Magnesium usw.

Beim Gießen von Eisenlegierungen werden häufig Ferrolegierungen (Ferrosilicium, Ferromangan, Ferrochrom, Ferrowolfram usw.) verwendet, um Legierungselemente einzubringen und die Schmelze zu desoxidieren. Beim Desoxidationsprozess wirken die in Ferrolegierungen enthaltenen Elemente als Reduktionsmittel: Sie verbinden sich mit dem Sauerstoff des in der Schmelze gelösten Oxids, reduzieren das Metall und verwandeln sich nach der Oxidation selbst in Schlacke. Die Reinigung (Raffinierung) der Schmelze durch Desoxidation trägt dazu bei, die Qualität des Gussmetalls deutlich zu verbessern und seine Festigkeit und Duktilität zu erhöhen. Als Modifikatoren werden eine Reihe von Legierungen sowie nichtmetallische Stoffe (Salze etc.) verwendet, die in geringen Mengen in eine Gusslegierung eingebracht werden und deren Struktur und Eigenschaften erheblich beeinflussen, beispielsweise die Körnung verfeinern und tragen dazu bei, die Festigkeit des Metalls zu erhöhen. Um hochfestes Gusseisen zu erhalten, wird daher eine Modifikation mit Magnesium verwendet.

Die wichtigsten Qualitätskriterien für Gussmetall sind mechanische Eigenschaften, Strukturindikatoren, Hitzebeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw., die in den technischen Anforderungen festgelegt sind.

Legierungen werden üblicherweise wie Metalle hauptsächlich in Eisen- und Nichteisenlegierungen unterteilt, wobei letztere auch Leichtmetalllegierungen umfassen. Legierungen werden in Gruppen eingeteilt, je nachdem, welches Metall die Basis der Legierung ist.

Die wichtigsten Legierungsgruppen sind die folgenden:

Gusseisen und Stähle – Eisenlegierungen mit Kohlenstoff und anderen Elementen;

Aluminiumlegierungen mit verschiedenen Elementen;

Magnesiumlegierungen mit verschiedenen Elementen;

Bronze und Messing sind Legierungen aus Kupfer mit verschiedenen Elementen.

Derzeit werden am häufigsten Legierungen der ersten Gruppe verwendet, d. h. Eisenlegierungen: Etwa 70 % aller Gussteile bestehen gewichtsmäßig aus Gusseisen und etwa 20 % aus Stahl. Die übrigen Legierungsgruppen machen einen relativ geringen Anteil an der Gesamtmasse der Gussteile aus.

Die chemische Zusammensetzung einer Legierung unterscheidet zwischen den Hauptelementen (z. B. Eisen und Kohlenstoff in Gusseisen und Stahl), dauerhaften Verunreinigungen, deren Vorhandensein auf den Herstellungsprozess der Legierung zurückzuführen ist, und zufälligen Verunreinigungen, die in die Legierung gelangt sind Aus dem einen oder anderen Grund. Zu den schädlichen Verunreinigungen in Stahl und Gusseisen zählen Schwefel, Phosphor, Eisenoxid, Wasserstoff, Stickstoff und nichtmetallische Einschlüsse. Schädliche Verunreinigungen in Kupferlegierungen sind Kupferoxid, Wismut und in einigen von ihnen Phosphor. Beimischungen von Aluminium und Eisen verschlechtern die Eigenschaften von Zinnbronze stark, bei Aluminiumbronze hingegen von Zinn. Aluminiumlegierungen sollten einen begrenzten Eisengehalt haben und Magnesiumlegierungen sollten auch einen begrenzten Gehalt an Kupfer, Nickel und Silizium haben. Gase und nichtmetallische Einschlüsse in allen Legierungen sind schädliche Verunreinigungen.

Die Anforderungen für jede Gusslegierung sind spezifisch, es gibt jedoch eine Reihe allgemeiner Anforderungen:

1. Die Zusammensetzung der Legierung muss gewährleisten, dass die spezifizierten Eigenschaften des Gussstücks erreicht werden (physikalische, chemische, physikalisch-chemische, mechanische usw.);

2. Die Legierung muss gute Gusseigenschaften aufweisen – hohe Fließfähigkeit, Widerstand gegen Sättigung mit Gasen und die Bildung nichtmetallischer Einschlüsse, geringe und stabile Schrumpfung beim Erstarren und Abkühlen, Widerstand gegen Entmischung und die Bildung von inneren Spannungen und Rissen in Gussstücken;

3. Die Legierung sollte eine möglichst einfache Zusammensetzung haben, leicht herzustellen sein, keine giftigen Bestandteile enthalten und beim Schmelzen und Gießen keine stark umweltschädlichen Produkte abgeben.

4. Die Legierung muss nicht nur bei der Herstellung von Gussteilen technologisch fortschrittlich sein, sondern auch bei allen nachfolgenden Vorgängen zur Herstellung fertiger Teile (z. B. beim Schneiden, Wärmebehandlung usw.);

5. Die Legierung muss wirtschaftlich sein: möglichst wenig teure Komponenten enthalten, minimale Verluste bei der Verarbeitung ihrer Abfälle (Angüsse, Schrott) aufweisen.

Testfragen und Aufgaben

1. Wie ist die Entwicklungsgeschichte der Gießereiproduktion in Russland?

2. Welche Rolle spielen russische Wissenschaftler bei der Entwicklung wissenschaftlicher Grundlagen und der Organisation der Produktion von Gussstücken aus Legierungen von Eisen- und Nichteisenmetallen?

3. Welche Methoden gibt es zur Herstellung von Gussteilen?

4. Mit welchen Formen lassen sich Formgussteile herstellen?

5. Wie werden Gusslegierungen klassifiziert?

6. Welche Anforderungen werden an Gusslegierungen gestellt?

7. Nennen Sie die Hauptanwendungsgebiete von Gusslegierungen.

8. Was ist das Wesen der Gießereitechnik?

Das Unternehmen RemMechService ist ein Produktionsunternehmen, dessen Tätigkeit die Herstellung von Teilen für verschiedene Zwecke, Maschinenkomponenten und Mechanismen sowie deren mechanische Bearbeitung umfasst. Zur Herstellung von Teilen verwenden wir verschiedene Strukturmaterialien – Gummi und Polymere, Stahl, Nichteisenmetalle und deren Legierungen. Unser Unternehmen nimmt unter anderem Aufträge zur Herstellung von Gummiformprodukten entgegen. Sie können die Produktion folgender Gummiprodukte bestellen:

1. Formprodukte:

• Ersatzteile für Maschinen und Mechanismen;
• Ringe mit verschiedenen Abschnitten;
• Teller und Teller für verschiedene Zwecke.
2. Ungeformte Produkte:
• Dichtungen für verschiedene Zwecke;
• Teppiche;
• Dichtungen;
• Röhren.

Material zur Herstellung von geformten Gummiprodukten

Gummi ist ein elastisches Material, das durch Vulkanisation aus natürlichem oder synthetischem Gummi gewonnen wird: Der Gummi wird mit einer vulkanisierenden Komponente, meist Schwefel, vermischt und erhitzt. Gummi wird je nach Verwendungszweck unterteilt in:

• öl- und benzinbeständig;
• Säureresistent;
• aggressiv;
• hitzebeständig;
• hitzebeständig;
• ozonbeständig;
• leitfähig.

Je nach Vulkanisationsgrad wird Gummi in drei Typen eingeteilt:

• weich, das bis zu 3 % Schwefel enthält;
• halbfest, mit Schwefelgehalt bis zu 30 %;
• Feststoff, dessen Schwefelkonzentration 30 % übersteigt.

Unser Unternehmen verwendet bei der Herstellung von Gummiformteilen ausschließlich hochwertige natürliche und künstliche Materialien:

• Kautschuke (Nitril-Butadien-Kautschuk, Fluorkautschuk usw.);
• Latex;
• Polyamide;
• Silikon;

Technologie zur Herstellung von geformten Gummiprodukten

Die grundlegenden Prozesse zur Verarbeitung von Gummi zu Produkten sind:

• Herstellung von Gummimischungen;
• Gießen von Produkten;
• Aushärten.

Bei der Herstellung von Mischungen werden alle Pulverkomponenten getrocknet und gesiebt, um die Mischung von großen Einschlüssen und Fremdkörpern zu befreien, deren Eindringen in die Mischung zu einer Abnahme der mechanischen Festigkeit und fehlerhaften Produkten führt. Der Gummi wird gedämpft, zerkleinert und erhält anschließend mit Walzen die nötige Plastizität. Anschließend werden die Pulverkomponenten und der Gummi mit Walzen oder speziellen Mischern gründlich vermischt. Anschließend wird die resultierende Masse zur Verarbeitung zu Halbzeugen oder Fertigprodukten geschickt.

Es gibt vier Arten der Verarbeitung von Gummimischungen:

• Kalandrieren;
• kontinuierliche Extrusion;
• Spritzguss;
• drücken.

1. Der Prozess des Kalandrierens ist das Ausrollen einer Kautschukmischung, um Rohkautschuk in Platten oder Streifen mit einer Dicke von 0,5 mm bis 7 mm zu erhalten. Sondermaschinen – Kalander – sind ein Drei- oder Vierwalzengerüst eines Blechwalzwerks. In einem Dreiwalzenkalander wird die Gummimischung, die zwischen der oberen und der mittleren Walze verläuft (ihre Temperatur beträgt 60–90 Grad), erhitzt, umhüllt die mittlere Walze und wird in den Spalt zwischen der mittleren und unteren Walze abgegeben, deren Temperatur beträgt 15 Grad. Die Hauptanforderungen an den Kalandrierungsprozess sind eine gute Oberflächenqualität, eine gleichmäßige Dicke entlang der Länge und Breite der Bahn sowie ein Aufwickeln der Leinwand mit minimalen Schwankungen in der Rollbreite. Beim Kalandrieren entstehen sowohl glatte als auch profilierte Gummiplatten. Mithilfe eines Universal-Glättkalanders werden Textilien außerdem mit einer dünnen Schicht Kautschukmischung überzogen bzw. beschichtet; Der Prozess verläuft analog zum Kalandrieren von Gummimischungen.

2. Kontinuierliche Extrusion (Extrusion, Extrusion) ist der Prozess der Extrusion von Rohkautschuk, bei dem die erhitzte Gummimischung durch ein Profilierungsloch (Mundstück) gedrückt wird und profilierte Rohlinge entstehen. Auf diese Weise werden Schläuche, Streifen, Schnüre und andere Produkte hergestellt. Beim kontinuierlichen Extrusionsprozess spielt die Temperatur der Gummimischung eine wesentliche Rolle:

• bei Warmfutter-Schneckenmaschinen sollte sie zwischen 40 und 80 Grad liegen (wenn sie sich ändert, wird der Extrusionsprozess unterbrochen und es werden Werkstücke mit dem falschen Profil erhalten);
• für Kaltfutterschneckenmaschinen – 18–23 Grad, was die Temperaturkontrolle erheblich vereinfacht;
• Bei Schneckenspritzen – Kalt- und Heißfuttermaschinen – wird die zugeführte Mischung mit einer Schnecke durch das Profilloch des Kopfes herausgedrückt. Bei Spritzenpressen wird die Mischung mit einem Kolben unter Druck durch ein Mundstück gedrückt. Spritzenpressen sind im Gegensatz zu Spritzenmaschinen periodische Mechanismen und können keinen kontinuierlichen Prozess gewährleisten. Schneckenmaschinen wiederum können zu mechanischen oder automatisierten Produktionslinien zusammengebaut werden.

3. Beim Gummispritzgießen wird eine erhitzte Gummimischung in eine vorbereitete, vorab geschlossene Form eingespritzt. Anschließend wird die Mischung vulkanisiert und Gummi mit vorgegebenen Eigenschaften erhalten. Dieses Gießen ist eines der fortschrittlichsten Verfahren zur Verarbeitung von Gummi zu Produkten, das sich besonders für die Massenproduktion homogener Produkte mit komplexen Konfigurationen eignet. Spritzgießen ist ein zyklischer Prozess. Gummimischungen für den Spritzguss können auf Isopren- und Siloxankautschuken, Polychlorrelen, Butylkautschuk, Styrol-Butadien-Kautschuk, Nitril-Butadien-Kautschuk oder Naturkautschuk basieren. Die Mischungen müssen eine hohe Vulkanisationsgeschwindigkeit und gleichzeitig eine hohe Anbrennbeständigkeit aufweisen. Das Spritzgießen von Gummi hat gegenüber anderen Verfahren eine Reihe von Vorteilen: Durch das Schließen der Form vor dem Einspritzen der vorbereiteten Gummimischung erhält man Produkte mit einer glatten Oberfläche, ohne Grate und Grate, die keiner zusätzlichen Bearbeitung bedürfen, und die Menge an Produktionsabfall ist gering reduziert.

4. Das Pressverfahren ist eines der gebräuchlichsten Verfahren zur Herstellung von Produkten aus Gummimischungen. Die Heißpresstechnologie ist recht einfach und erfordert keine komplexe teure Ausrüstung. Die Rohkautschukmischung wird in den Innenhohlraum der Form gegeben, manuell auf 130–200 Grad erhitzt und dann unter dem erforderlichen Druck in den Innenhohlraum der Form geformt. Um qualitativ hochwertige monolithische Produkte zu erhalten, ist es notwendig, Feuchtigkeit und flüchtige Substanzen aus der Form zu entfernen. Benötigt wird der sogenannte Pressvorgang: ein kurzzeitiges Öffnen der Form und anschließendes Schließen. Als nächstes folgt die Vulkanisationsphase: Die Gummimischung verliert an Fließfähigkeit, wird fest und elastisch. Die Vulkanisationsdauer beim Heißpressen von Gummi kann die Dauer des Zyklus, in dem die Form mit der Gummimischung gefüllt und ihr die gewünschte Form gegeben wird, deutlich überschreiten.

Qualitätskontrolle von Gummiformteilen

Dank der Verfügbarkeit moderner Ausrüstung und qualifiziertem Personal werden alle geformten Gummiprodukte gemäß internationalen und nationalen Standards hergestellt. Die Spezialisten der Qualitätsabteilung überwachen ständig die Qualität der eingesetzten Rohstoffe und Fertigprodukte; die Einhaltung der erforderlichen Standards jeder Charge von Gussgummiprodukten wird durch einen Pass des Fertigprodukts bestätigt.

Wie bestelle und kaufe ich geformte Gummiprodukte?

Wir nehmen Aufträge zur Herstellung von Serien- und Einzelgussprodukten aus Gummi entgegen. Um Gummiguss zu bestellen, muss der Kunde eine Zeichnung oder Skizze des Teils (Foto) mit allen erforderlichen Abmessungen und Toleranzen sowie Angaben zu den getesteten Belastungen und Betriebsbedingungen (Temperatur, Druck, Arbeitsumgebung usw.) vorlegen. Wenn eine solche Dokumentation nicht verfügbar ist, unterstützen unsere Spezialisten bei der Erstellung der Konstruktionsdokumentation basierend auf den Anforderungen des Kunden.

Um eine Bestellung für die Herstellung von geformten Gummiprodukten aufzugeben, müssen Sie das Feedback-Formular ausfüllen oder Zeichnungen per E-Mail senden [email protected].

Gummiformteil

Gießereien in Russland sind Unternehmen, die Gussteile – Formteile und Rohlinge – herstellen, indem sie Gussformen mit flüssigen Legierungen füllen. Die Hauptabnehmer von Gießereiprodukten sind Unternehmen des Maschinenbaukomplexes (bis zu 70 % aller produzierten Gussrohlinge) und der metallurgischen Industrie (bis zu 20 %). Etwa 10 % der durch Gießen hergestellten Produkte sind Sanitärarmaturen.

Das Gießen ist die optimale Möglichkeit, Werkstücke mit komplexer Geometrie herzustellen, deren Konfiguration dem fertigen Produkt möglichst nahe kommt, was mit anderen Verfahren (Schmieden, Schweißen usw.) nicht immer möglich ist. Beim Gießvorgang entstehen Produkte unterschiedlichster Dicke (von 0,5 bis 500 mm), Länge (von mehreren cm bis 20 m) und Gewicht (von mehreren Gramm bis 300 Tonnen). Geringe Toleranzen sind ein vorteilhaftes Merkmal von Gussrohlingen, die eine Reduzierung der Kosten für Fertigprodukte durch Reduzierung des Metallverbrauchs und der Kosten für die Bearbeitung von Produkten ermöglichen. Über die Hälfte der in modernen Industrieanlagen verwendeten Teile werden im Gussverfahren hergestellt.

Die wichtigsten Rohstoffarten in der Gießereiproduktion sind:

• Grauguss (bis zu 75 %);
• Stahl – Kohlenstoff und Legierung (20 %);
• Temperguss (3 %);
• Nichteisenlegierungen - Aluminium, Magnesium, Zinkkupfer (2 %).

Der Gießprozess wird auf verschiedene Arten durchgeführt, die in folgende Kategorien unterteilt werden:

1) nach der Methode zum Füllen von Formen:

• konventionelles Gießen;
• Gießen mit Isolierung;
• Spritzguss;
• Schleuderguss;

2) nach der Methode zur Herstellung von Gussformen:

• in einmaligen Formen (Sand, Muschel), die für die Herstellung nur eines Gussstücks ausgelegt sind;
• in wiederverwendbaren Formen (Keramik oder Ton-Sand), die bis zu 150 Güsse aushalten;
• in permanente Metallformen (z. B. Kokillenformen) umfüllen, die mehreren tausend Gussvorgängen standhalten.

Das am weitesten verbreitete Verfahren ist der Sandguss (bis zu 80 Gew.-% aller Gussteile weltweit). Die Technologie dieser Gussart umfasst:

• Vorbereitung von Materialien;
• Herstellung von Form- und Kernmischungen;
• Formen und Kerne erstellen;
• Aufhängen von Kernen und Zusammenbauen von Formen;
• Metall schmelzen und in Formen gießen;
• Abkühlen des Metalls und Ausschlagen des fertigen Gussstücks;
• Reinigung des Gussstücks, dessen Wärmebehandlung und Endbearbeitung.

Die erste russische Gießerei (die sogenannte „Kanonenhütte“) entstand 1479 in Moskau. Unter Iwan dem Schrecklichen entstanden Gießereien in Kaschira, Tula und anderen Städten. Während der Regierungszeit von Peter I. wurde die Herstellung von Gussstücken in fast dem gesamten Staat beherrscht – im Ural, im Süden und Norden des Landes. Im 17. Jahrhundert begann Russland mit dem Export von Eisengussteilen. Bemerkenswerte Beispiele russischer Gießereikunst sind die 40 Tonnen schwere „Zarenkanone“, 1586 von A. Tschochow gegossen, die über 200 Tonnen schwere „Zarenglocke“, 1735 von I.F. und M.I. Matorin. Im Jahr 1873 gossen Arbeiter im Perm-Werk einen 650 Tonnen schweren Dampfhammer, der zu den größten Gussstücken der Welt zählt.