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8. Urformen8. Urformen

J. Evers AprilJ. Evers April 2010

Urformen

Urformen ist die Herstellung eines Werkstückes aus formlosem Stoff durch Schaffen eines Stoffzusammenhalts.

Urformverfahren werden nach dem Zustand des formlosen Stoffes eingeteilt in Urformen aus dem flüssigen, teigigen oder pulvrigen Zustand. Beim

Gießen erstarrt ein schmelzflüssiger Werkstoff in einer Form unter Nutzung der Schwer- Druck- bzw. Fliehkraft. Man unterscheidet Schwerkraft-, Druck-

und Schleudergießen.

Ausgangszustand Verfahren

flüssig

Plastisch, teigig

Körnig, pulvrig

Gießen

Extrudieren

Sintern

Urfomen - Gießen - Übersicht

Verlorene Formen werden beim Entformen der Gusstücke zerstört. Sie bestehenmeist aus Quarzsand und einem Bindemittel.

Dauerformen werden verwendet, wenn Gussstücke aus Nichteisenmetalle ingroßer Stückzahl hergestellt werden müssen. Die Formen bestehen aus Stahloder Guss.

Urformen - Gießen - Modelle

Zur Herstellung verlorener Formen sind Modelle erforderlich.

Die Zeichnungen dienen als Grundlage für die Herstellung.

Weil die Gussstücke bei der Abkühlung schrumpfen, müssen die Modellmaße um das Schwindmaß größer sein als die Maße der fertigen Gussstücke.

Außerdem müssen am Modell diejenigenFlächen des Gussstücks, die spanend bearbeitet werden müssen, eine Zugabe erhalten.

Hohlräume in Gussstücken werden durch Kerne ausgespart.

Urformen - Gießen - Hand- und Maschinenformen

Urformen - Gießen - Vakuumformen

Urformen - Gießen - Maskenumformen

Beim Maskenformen werden nur wenige Millimeter dicke Formmasken aus einem Phenolharz-Quarzsand-Gemisch hergestellt.

Zur Herstellung wird der Formstoff auf die erwärmten Modellhälften geschüttet.Durch Aushärten in kurzer Zeit entstehteine 1 cm dicke Schicht.

Die Masken werden dann bei 500°C ausgehärtet. Die miteinander verklebten Hälften bilden die gießfertige Form, die auf einer Sandunterlage abgegossen wird.

Urformen - Gießen - Feingießen

Urformen - Gießen - Vollformgießen

Beim Vollformgießen wird ein Modell aus Kunststoff-Hartschaum hergestellt und mit Formstoff eingeformt.

Das Modell bleibt nach dem Einformen in der Form und verbrennt durch die Hitzeeinwirkung beim Gießen.

Die Fertigungszeiten und die Kosten für Schaumstoffmodelle sind geringer als die für Holzmodelle.Deshalb eignet sich dieses Verfahren besonders für die Herstellung von Einzelstücken und Prototypen.

Urformen - Gießen - Druckgießen

Beim Druckgießen wird die Metallschmelze unter hohem Druck und großer Geschwindigkeit in eine beheizte Form gepresst.Weil der hohe Druck die Füllung der Form gewährleistet , können Gusstücke mit geringen Wanddicken hergestellt werden.

Warmkammerverfahren (oben):Die Druckkammer befindet sich in der Schmelze, sodass nur niedrig schmelzende Werkstoffe vergossen werden können.

Kaltkammerverfahren(unten):Die Druckkammer befindet sich außerhalb der Schmelze und wird mit einer Schöpfeinrichtung befüllt. Mit diesem Verfahren werden Werkstoffe mit höheren Schmelztemperaturen vergossen.

Urformen - Gießen – Kokillengießen/Schleudergießen

Beim Kokillengießen (oben) fließt flüssiger Stahl in eine wassergekühlte Kupferkokille.Mit gleich bleibender Geschwindigkeit wird der erstarrte Stahlstrang nach unten gezogen.Eine Abschervorrichtung trennt den Strang in die gewünschten Längen ab. Es können auch Vollprofile aus Kupfer, Messing, Aluminium oder Gusseisen gefertigt werden.

Beim Schleudergießen (unten) wird die Fliehkraft genutzt und der flüssige Werkstoff axial in eine rotierende Form gefüllt.Die Fliehkräfte drücken den Werkstoff an die wassergekühlte Kokillenwand, an der er schließlich erstarrt.Mit dem Schleudergießen lassen sich rotationssymmetrische Hohlkörper wie Rohre oder Lagerschalen aus Nichteisenmetallen herstellen.

Urformen - Gießen - Übersicht

Gussfehler

Gussfehler können beim Einformen und beim Erstarren auftreten.

Versetzter Guss entsteht, wenn beim Gießen die ausgeformten Hohlräume von Ober- und Unterkaten wegen schlechter Formkasten-führung gegeneinander verschoben werden.

Risse entstehen durch unterschiedliche Wanddicken und scharfkantige Übergänge sowie durch Konstruktionen, welche Schwindung behindern und sich somit Spannungen ergeben. Das Werkstück kann sich somit verziehen oder sogar reißen.

Lunker sind Schwindungshohlräume, die beim Abkühlen dann entstehen, wenn beim Speiser durch das Erstarren des dazwischen liegenden Werkstoffes kein flüssiges Metall nachfließen kann.

Urformen - Extrudieren

Unter Extrudieren versteht man die kontinuierliche Herstellung eines endlosen Kunststoffstrangs mit einer beheizten Schneckenstrangpresse, dem Extruder.

Das Granulat wird eingetragen, verdichtet und erwärmt. Die zähfließende Kunststoff-schmelze wird durch die Profildüse gepresst, die das Profil des Stranges bestimmt. Es können Rohre, Stäbe, Platten und Bänder gefertigt werden.

Zur Herstellung von Folien werden dünne Kunststoffbänder extrudiert und anschleißend gewalzt und anschließend gestreckt wird.

Zur Herstellung von Tanks und Kanistern wird ein noch warmes plastisch verformbares Schlauchstück in ein Hohlraumwerkzeug geführt und. Nach Schließen der Hohlform bläst Druckluft das Schlauchstück an die Wand, es erstarrt und nimmt deren Form an.

Urformen - Sintern

Werkstücke werden aus Pulver hergestellt, die durch hohen Druck zu Pressligen geformt werden und durch eine anschließende Wärmebehandlung ihre Engfestigkeit erhalten.Die Herstellung erfolgt in mehreren Stufen (links).

Pulverherstellung:Metallpulver werden durch Verdüsen oder Zerstäuben von Metallschmelze gewonnen.Pulvermischen:Die erforderlichen Metalle werden miteinander vermischt.Pressen:Bei Drücken bis zu 6000 bar werden die Pulver verdichtet.Sintern:Die endgültige Form erhält der Pressling durch eine nach Temperatur (unterhalb der Schmelztemperatur) und Zeit gesteuerten Wärmebehandlung. Es kommt zur Diffusion und Kristallneubildung. Zur Vermeidung von Oxidation werden Schutzgase eingesetzt.