Die Kühlform ist eine wiederverwendbare Form zum Gießen von Metall. Es kann entweder abnehmbar sein (besteht aus zwei Teilen) oder nicht (Schüttelform). Der Druckguss hat gegenüber dem Maskenguss eine Reihe von Vorteilen, aber es gibt auch einige Nachteile, zum Beispiel erfordern Gussteile beim Gießen von Gusseisen eine zusätzliche Wärmebehandlung.
Vorteile
Während der Bildung eines Gussstücks findet eine intensive Wärmeübertragung vom geschmolzenen Metall zur Form statt. Dies führt zu höherer Dichte, besseren mechanischen Eigenschaften des Metalls, höherer Präzision, besserer Struktur und weniger Rauheit im Vergleich zu Sandguss.
Der Formgussprozess unterscheidet sich auch darin, dass die Metallform (Kühlform) wiederverwendet werden kann. Es besteht aus hochfestem Material, wodurch die Arbeitsfläche der Form genauer ausgeführt wird. Dadurch wird die Oberflächenqualität der Gussteile verbessert und aufgrund der hohen Wärmeleitfähigkeit der Form erstarren die Gussteile schnell.
Ein weiterer Vorteil des Druckgusses gegenüber Sandformen ist, dass die resultierenden Gussteile weniger mechanisch bearbeitet werden, was den Verbrauch von Formmaterialien reduziert.
Gesundheit und Ökologie
K altformen erhöht die Arbeitsproduktivität um das 2-3-fache, weil es vom Prozess herrührtzeitaufwändige Arbeitsschritte wie Ansetzen der Mischung, Reinigen und Formen von Produkten sind ausgeschlossen. Da auch die Produktionsfläche abnimmt, werden die Kosten für Reparaturen und den Bau neuer Werkstätten deutlich geringer.
Viele ungesunde Arbeitsschritte werden aus dem Prozess eliminiert, wie z. B. Formenklopfen, Gussputzen und Absplittern. Dies trägt nicht nur zur Verbesserung der Arbeitsbedingungen, sondern auch zur Verringerung der Umweltbelastung bei.
Fehler
Die Herstellung einer Kokille ist aufgrund der Komplexität des Prozesses selbst recht teuer. Wenn Hinterschneidungen in den Gussteilen vorhanden sind, steigen die Kosten der Form aufgrund der Notwendigkeit, das Design zu erschweren: Es werden Einsätze, Einwegsand und gesp altene Metallstangen verwendet.
Die Lebensdauer einer Form wird durch die Anzahl der Gussstücke guter Qualität bestimmt, die darin erh alten werden können. Die Formstabilität bestimmt die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens, insbesondere beim Gießen von Stahl und Gusseisen. Die Erhöhung der Lebensdauer von Formen ist eine der größten technologischen Herausforderungen in diesem Produktionsbereich.
Aufgrund der schnellen Abkühlung und Verdickung der Schmelze ist es schwierig, lange dünnwandige Produkte beim Gießen in eine Form zu erh alten. Dadurch bekommt das Gusseisen auch eine harte, gebleichte Schicht. Die Form ist formbar, was zu Spannungen und Rissen in den Gussteilen führen kann. Bei der Verwendung von Einweg-Sandkernen nimmt die Gussgenauigkeit ab, die Oberflächenrauheit an der Kontaktstelle mit dem Kern nimmt zu.
Qualitätsguss
Das Gussteil und die Form interagieren mit hoher Effizienz. Das Gussteil härtet und kühlt in der Sandform wesentlich länger aus als in der Form, jedoch ist die Füllbarkeit der Sandform meist besser, was den Herstellungsprozess durch Formguss von nichtflüssigen Gussteilen aufwändiger macht und auch Einschränkungen auferlegt Parameter wie die Größe des Gussstücks und die Mindestwandstärke. Aluminiumdruckguss (sowie Kupfer und andere Nichteisenmetalle) ist in Russland am beliebtesten.
Durch schnelles Abkühlen lässt sich jedoch ein porenfreies, feinkörniges Gefüge erzielen, das nicht nur die Festigkeit, sondern auch die Duktilität des entstehenden Gussstücks erhöht. Bei der Herstellung von Gusseisenprodukten durch Kokillenguss treten eine Reihe von Problemen auf: Aufgrund der besonderen Kristallisation in Gussteilen ist die Bildung von Karbiden, Ferrit-Graphit-Eutektika möglich. Dies verringert die Zähigkeit und Verschleißfestigkeit von Gusseisen. Die gebleichte Oberflächenschicht bei solchen Gussstücken ist sehr hart, so dass die Produkte erst nach einer Wärmebehandlung (Glühen) zum Schneiden geeignet sind, wodurch die Kälte beseitigt wird.
Formstruktur
Die Kokille besteht in der Regel aus zwei mit Klammern (Stiften) befestigten Halbformen, und unmittelbar vor Beginn des Gießens der Schmelze werden die Halbformen mit Verschlüssen fixiert. Gewinne speisen den Guss durch die sogenannten Vents und Vent Plugs. Metallformen ohne Verbindungsfunktion werden Schüttelformen genannt.
Vor dem Gießen die Arbeitsfläche der Formmit einer Schicht aus einer Substanz behandelt, die die Form vor einem thermischen Schock durch einen starken Temperaturanstieg schützt. Durch diese Maßnahme wird auch verhindert, dass sich das Gussteil mit der Form festfrisst.
Stahl und Gusseisen
Der Druckguss von Stahl und Gusseisen erfolgt unter Verwendung von Quarzpulver, Graphit, Wasserglas und feuerfestem Ton als feuerfester Beschichtung. Vor dem Gießen muss die Form auf eine bestimmte Temperatur erhitzt werden, die von der Wandstärke des Gussteils und der verwendeten Legierung abhängt.
Die Hauptanforderung, die das Formmaterial erfüllen muss, ist die Beständigkeit gegen Hitzeschocks, die beim Gießen von geschmolzenem Metall unvermeidlich ist. Für die Herstellung von Formen werden Grauguss, Sphäroguss, Bau-, Kohlenstoff- und legierter Stahl sowie Kupfer- und Aluminiumlegierungen verwendet.
Ausgekleidete Kühlform
Dies ist eine Technologie, die die Vorteile von Masken- und Druckguss kombiniert, während die Nachteile beider Verfahren ausgeglichen werden. Diese Technologie zeichnet sich nicht nur durch Risssicherheit, sondern auch durch Duktilität aus, wodurch hochpräzise Gussteile hergestellt werden können und im Vergleich zum Maskenguss nur minimal teurer Formstoff verbraucht wird.
Die ausgekleidete Metallform wird hergestellt, indem der Raum zwischen dem Metallmodell des Gussstücks und der Innenfläche der Form gefüllt wird. Die am häufigsten verwendeten Sandstrahl- und Gelierverfahren. Zum Füllen wird ein Sand-Harz-Gemisch genommen, bei dem das Bindemittel Phenol-Formaldehyd-Harz (2-2,6 %) und istUrotropin (etwa 10 Gew.-%) sowie selbsthärtende (Bindemittel - flüssiges Glas) und keramische Verbindungen (Bindemittel - Ethylsilikat). Kokille und Gussmodell mit einer Temperatur von 200 Grad übertragen die Wärme der Mischung, die aushärtet und eine 3-5 mm dicke Auskleidungsschicht bildet. Gewöhnliche Stäbe oder Schalenstäbe werden verwendet, um Hohlräume in Gussteilen herzustellen.
Casting-Prozess
Die mit feuerfestem Material bedeckte Kokille wird erhitzt. Die Betriebstemperatur muss mindestens zweihundert Grad betragen, hängt aber nicht nur von der zum Gießen verwendeten Legierung ab, sondern auch von den Abmessungen des Gussstücks, seiner Wandstärke und den geforderten Eigenschaften. Nach dem Erhitzen können Stäbe, Keramik oder Sand, in die Form eingebaut werden, wenn dies natürlich laut Gießplan erforderlich ist, und dann werden die Formhälften mit speziellen Klammern verbunden und fest verschlossen. Wenn das Gießen in einer Formmaschine stattfindet, wird ein eigener Formschließmechanismus verwendet. Nach diesen vorbereitenden Maßnahmen kann flüssiges Metall in die Kokille gegossen werden.
Wenn der Guss bereits etwas Festigkeit erlangt hat, können Metallstäbe teilweise daraus entfernt werden. Dies erleichtert später das endgültige Entfernen der Kerne aus den Gussstücken aufgrund der Verringerung des Drucks auf sie durch das erstarrende Metall.
Nachdem das Gussteil auf die gewünschte Temperatur abgekühlt ist, kann die Form geöffnet werden. In diesem Stadium werden die Metallstangen entfernt und die Gussteile aus der Form genommen. Sandkerne werden ausgeschlagen, Gewinne, Speiser und Angüsseabgeschnitten und die Qualitätskontrolle des Produkts durchgeführt, wonach der gesamte Vorgang wiederholt werden kann.
Vor der Herstellung eines neuen Gusses werden die Trennebene und die Formoberfläche sorgfältig untersucht. Die feuerfeste Zusammensetzung wird ein- oder zweimal pro Schicht aufgetragen, im Falle einer Delaminierung von der Arbeitsfläche muss die Schicht jedoch wiederhergestellt werden. Bei dünnwandigen Produkten wird die Form stark gekühlt; wenn der herzustellende Guss massiv genug ist, kann sich die Form über die Betriebstemperatur erhitzen, und dann werden speziell vorgesehene Kühlsysteme verwendet, damit die Form auf jeden Fall vor dem nächsten Guss gekühlt wird.
K altes Gießen erfordert keine komplexen und zeitaufwändigen Maßnahmen, außer dem Prozess des Abkühlens des Gussteils auf die gewünschte Temperatur. Die meisten Operationen können automatisch von Maschinen durchgeführt werden, was einer der wichtigsten Vorteile des Verfahrens ist, aber die Hauptsache ist, dass die Form keine einmalige Form ist.
