Wie funktioniert das Schalenformen beim Sandguss?

Shell Moulding ist ein Präzisions-Sandgussverfahren, das gegenüber herkömmlichen Sandgussverfahren mehrere Vorteile bietet. Als Sandgusslieferant habe ich aus erster Hand miterlebt, wie durch Schalenformen hochwertige Gussteile mit hervorragender Oberflächenbeschaffenheit und Maßhaltigkeit hergestellt werden können. In diesem Blogbeitrag werde ich näher auf die Funktionsweise des Schalenformens, seine Vorteile und seine Anwendungen in verschiedenen Branchen eingehen.

Die Grundlagen des Schalenformens

Schalenformen, auch Schalengießen genannt, ist ein Sandgussverfahren, bei dem ein mit Harz beschichteter Sand verwendet wird, um eine dünne, harte Schale um ein Muster herum zu erzeugen. Diese Schale dient als Form für den Guss und besteht typischerweise aus zwei Hälften. Das Verfahren wurde in den 1940er Jahren entwickelt und hat sich seitdem zu einer beliebten Wahl für die Herstellung kleiner bis mittelgroßer Gussteile mit komplexen Formen entwickelt.

Schritt-für-Schritt-Prozess des Schalenformens

Mustervorbereitung

Der erste Schritt beim Schalenformen besteht darin, ein Muster zu erstellen. Das Modell ist eine Nachbildung des endgültigen Gusses und besteht normalerweise aus Holz, Metall oder Kunststoff. Es ist so konzipiert, dass es die gleiche Form und die gleichen Abmessungen wie das gewünschte Gussstück hat, mit zusätzlichen Toleranzen für die Schrumpfung. Das Modell wird dann auf einer Metallplatte montiert, die als Basis für den Schalenformprozess dient.

Vorbereitung für harzbeschichteten Sand

Der nächste Schritt besteht darin, den harzbeschichteten Sand vorzubereiten. Der Sand ist typischerweise ein feinkörniger Quarzsand, der mit einem duroplastischen Harz, beispielsweise Phenolharz, beschichtet ist. Der harzbeschichtete Sand wird in einem speziellen Mixer gemischt, um eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten. Die Menge des verwendeten Harzes hängt von der Sandart und den gewünschten Eigenschaften der Schale ab.

Schalenbildung

Sobald das Muster und der harzbeschichtete Sand vorbereitet sind, beginnt der Schalenbildungsprozess. Die Modellplatte wird auf eine Temperatur von etwa 250–350 °C (482–662 °F) erhitzt. Die erhitzte Modellplatte wird dann in eine Schalenformmaschine gelegt, bei der es sich um ein Spezialgerät zur Herstellung der Schale handelt.

Der harzbeschichtete Sand wird dann auf die erhitzte Modellplatte geblasen oder gekippt. Durch die Hitze der Modellplatte schmilzt das Harz und verbindet die Sandpartikel miteinander, wodurch eine harte Hülle um das Modell entsteht. Die Schale ist typischerweise 3–10 mm (0,12–0,39 Zoll) dick, abhängig von der Größe und Komplexität des Gussstücks.

Nachdem sich die Schale gebildet hat, wird der überschüssige Sand von der Modellplatte entfernt. Anschließend wird die Schale in einem Ofen bei einer Temperatur von etwa 180–250 °C (356–482 °F) einige Minuten lang ausgehärtet, um sicherzustellen, dass das Harz vollständig ausgehärtet ist.

Formenbau

Sobald die beiden Schalenhälften geformt und ausgehärtet sind, werden sie von den Modellplatten entfernt. Anschließend werden die beiden Schalenhälften zu einer Gussform zusammengesetzt. Die Form wird typischerweise durch Klammern oder Stifte zusammengehalten, um sicherzustellen, dass sie während des Gießvorgangs geschlossen bleibt.

Gießen

Der nächste Schritt besteht darin, das geschmolzene Metall in die Form zu gießen. Das geschmolzene Metall wird typischerweise durch ein Angusssystem in die Form gegossen, bei dem es sich um eine Reihe von Kanälen handelt, die das Metall in den Formhohlraum leiten. Das Angusssystem soll sicherstellen, dass das Metall den Formhohlraum gleichmäßig und ohne Lufteinschlüsse füllt.

Abkühlung und Erstarrung

Nachdem das geschmolzene Metall in die Form gegossen wurde, beginnt es abzukühlen und zu erstarren. Die Abkühlgeschwindigkeit hängt von der Art des Metalls, der Größe und Form des Gussstücks sowie der Dicke der Schale ab. Sobald das Metall erstarrt ist, wird der Guss aus der Form genommen.

Abschluss

Der letzte Schritt im Schalenformprozess ist die Fertigstellung des Gussstücks. Der Guss wird typischerweise durch Aufbrechen der Schale oder mithilfe einer speziellen Auswerfmaschine aus der Schale entfernt. Anschließend wird der Guss gereinigt, um verbleibenden Sand und Schmutz zu entfernen. Der Guss kann auch bearbeitet, poliert oder wärmebehandelt werden, um seine Oberflächenbeschaffenheit und mechanischen Eigenschaften zu verbessern.

Vorteile des Schalenformens

Hohe Maßgenauigkeit

Einer der Hauptvorteile des Schalenformens ist seine hohe Maßhaltigkeit. Die harte Schale sorgt für einen starren und stabilen Formhohlraum, der dazu beiträgt, dass das Gussstück die gleiche Form und Abmessungen wie das Modell hat. Dadurch ist das Schalenformen ideal für die Herstellung von Gussteilen mit engen Toleranzen und komplexen Formen.

Hervorragende Oberflächenbeschaffenheit

Ein weiterer Vorteil des Schalenformens ist die hervorragende Oberflächenbeschaffenheit. Die glatte Oberfläche der Formschale führt zu einem Gussstück mit einer glatten und gleichmäßigen Oberflächenbeschaffenheit. Dadurch wird der Bedarf an zusätzlichen Bearbeitungs- oder Endbearbeitungsvorgängen reduziert, was Zeit und Kosten sparen kann.

Reduzierte Gussfehler

Das Schalenformen trägt auch dazu bei, Gussfehler zu reduzieren. Die harte Schale sorgt für eine bessere Abdichtung rund um das Muster und verhindert so, dass Metall aus der Form austritt. Dadurch wird das Risiko von Gussfehlern wie Gussgraten, Porosität und Schrumpfung verringert.

Erhöhte Produktivität

Das Schalenformen ist ein hochproduktives Gießverfahren. Mit einer Schalenformmaschine können die Schalen schnell und einfach hergestellt werden, was eine Großserienfertigung ermöglicht. Durch die Verwendung von harzbeschichtetem Sand wird zudem der manuelle Arbeitsaufwand reduziert, was die Produktivität weiter steigert.

Vielseitigkeit

Das Schalenformen ist ein vielseitiges Gießverfahren, mit dem eine breite Palette von Gussteilen hergestellt werden kann, darunter kleine bis mittelgroße Gussteile mit komplexen Formen. Das Verfahren kann bei einer Vielzahl von Metallen angewendet werden, darunterLegierungssandguss,Metallsandguss, UndStahlsandguss.

Anwendungen des Schalenformens

Shell Moulding wird in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, darunter in der Automobil-, Luft- und Raumfahrt-, Landwirtschafts- und Industrieausrüstungsbranche. Zu den häufigsten Anwendungen des Schalenformens gehören:

Automobilindustrie

In der Automobilindustrie wird Schalenformen zur Herstellung verschiedener Komponenten wie Motorblöcke, Zylinderköpfe, Getriebegehäuse und Bremssättel verwendet. Die hohe Maßgenauigkeit und die hervorragende Oberflächenbeschaffenheit des Schalenformens machen es ideal für die Herstellung dieser kritischen Komponenten.

Luft- und Raumfahrtindustrie

In der Luft- und Raumfahrtindustrie wird das Schalenformen zur Herstellung von Komponenten für Flugzeugtriebwerke, Fahrwerke und Strukturteile eingesetzt. Die hohen Festigkeits- und Leichtgewichtseigenschaften der durch Schalenformen hergestellten Gussteile machen sie ideal für den Einsatz in Luft- und Raumfahrtanwendungen.

Agrarindustrie

In der Agrarindustrie wird das Schalenformen zur Herstellung von Komponenten für Traktoren, Mähdrescher und andere landwirtschaftliche Geräte verwendet. Die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit der durch Schalenformen hergestellten Gussteile machen sie ideal für den Einsatz in rauen landwirtschaftlichen Umgebungen.

Industrieausrüstungsindustrie

In der Industrieausrüstungsindustrie wird das Schalenformen zur Herstellung von Komponenten für Pumpen, Ventile, Kompressoren und andere Industrieausrüstungen verwendet. Die hohe Präzision und hervorragende Oberflächenbeschaffenheit der im Schalenformverfahren hergestellten Gussteile prädestinieren sie für den Einsatz in industriellen Anwendungen.

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Referenzen

• Campbell, J. (2003). Castings. Butterworth-Heinemann.
• Kalpakjian, S. & Schmid, SR (2010). Fertigungstechnik und Technologie. Pearson.
• Serope, K. (2008). Grundlagen des Metallgusses: Prozesse, Modelle und Simulation. John Wiley & Söhne.