Feinguss - Zollern

FEINGUSS
GIESSEREITECHNIK
Die ZOLLERN-Werke
Die ZOLLERN-Gruppe ist ein weltweit tätiges Unternehmen mit über 3000 Mitarbeitern. Zu unseren
Geschäftsfeldern zählen Antriebstechnik (Automation,
Getriebe u. Winden), Gleitlagertechnik, Maschinenbauelemente, Gießereitechnik und Stahlprofile.
FEINGUSS
• Gießereitechnik von Zollern –
Leistung, Erfahrung und Innovation
• Verfahren
• Toleranzen und Oberflächen
• VDG-Merkblatt P 695
• VDG-Merkblatt P 690
• Gestaltung
• Anwendungen
FEINGUSS
3
4
6
8
9
14
22
GIESSEREITECHNIK VON ZOLLERN –
LEISTUNG, ERFAHRUNG UND INNOVATION
2 3
Für Gießereitechnik ist das Unternehmen
ZOLLERN eine der ersten Adressen in Europa
und darüber hinaus ein geschätzter Partner
für viele Aufgaben in den bedeutendsten
Industrienationen der Welt. Schließlich beschäftigen wir uns bereits seit rund hundert
Jahren mit Guss. ZOLLERN prägte die Entwicklung mit, in allen Stadien: Vom einfachen
Grauguss im ausgehenden 19. Jahrhundert
bis hin zur modernsten Gusstechnologie.
Die Wurzeln gehen aber noch weiter zurück.
1708 gründete Fürst Meinrad II. von Hohenzollern die Fürstlich Hohenzollernschen
Hüttenwerke mit einem Hochofen und einer
Hammerschmiede. Aus der Eisenverhüttung
im Laucherthal bei Sigmaringen entwickelte sich
im Laufe von über 300 Jahren das international
tätige Unternehmen mit heute über 3000 Mitarbeitern. Der Schwerpunkt liegt bei der Gießereitechnik mit Fein-, Sand-, Maskenform- und
Shawguss. Strang- und Schleuderguss sowie
Schmieden und Ziehen gehören dazu.
ZOLLERN ist aber auch bekannt als Hersteller und
Lieferant von Antriebs- und Handhabungstechnik
sowie Maschinenbauelementen. So wird das
Know-how aus allen Branchen, für die ZOLLERN
tätig ist, synergetisch genutzt. Davon profitieren
die Anwender von ZOLLERN-Gießereitechnik.
VERFAHREN
Unter Feingießen versteht man das Gießen in einteiligen
keramischen Schalenformen. Damit entfallen die Formbzw. Modell-Teilungen, wie sie beim Sandguss üblich sind,
und die dadurch verursachten Ungenauigkeiten und Grate.
Beim Feinguss wird das Modell ausgeschmolzen und ist
somit verloren. Das Verfahren wird durch die folgenden
Fertigungsschritte beschrieben.
Feingießen ist ein Genau- oder Präzisions-Gießverfahren,
das aus Gründen der Wirtschaftlichkeit weltweit immer
bedeutender wird. So werden immer größere Gussstücke,
andererseits immer schwieriger zu erschmelzende (Super-)
Legierungen feingegossen. Aufgrund seiner wirtschaftlichen
Vorteile wird Feinguss bei wertanalytischen Vergleichen zunehmend in Betracht gezogen. Wie kein anderes Gießverfahren ermöglicht Feingießen ein optimales Gestalten.
Durch feingussgerechtes Konstruieren werden oft technische Lösungen erreicht, die auf andere Weise gar nicht
oder zumindest nicht so kostengünstig möglich sind.
Werkstoffauswahl
Alle gießbaren Werkstoffe können nach diesem Verfahren
gegossen werden. Besonders geeignet ist der Feinguss für
Werkstoffe, die schwer spanabhebend zu bearbeiten sind.
FEINGUSS
Oberflächengüte
Die ohne Grat gegossenen Gussstücke haben eine ausgezeichnete Oberfläche und brauchen in vielen Fällen – bis auf
das Herstellen der Passmaße – nicht weiter spanabhebend
bearbeitet zu werden.
Stückgewichte
Hauptsächlich wird der Feinguss für kleine Stückgewichte
angewandt. Sie liegen zwischen 1g und 10 kg. Höhere
Stückgewichte bis 150 kg sind möglich.
Zusammenfassung
Das Feingießverfahren zeichnet sich also aus durch
• nahezu unbegrenzte Gestaltungsfreiheit der Gussteile
• praktisch keine Beschränkung in der Werkstoffwahl
• hohe Maßgenauigkeit durch Fehlen der zu Ungenauigkeit
führenden Formteilung
• Möglichkeit zur Darstellung schwierig gestalteter
Innenkonturen mittels keramischer Kerne
• geringe Materialzugabe an zu bearbeitenden Flächen
• hohe Oberflächengüte
1 Modellherstellung
2 Montage der Gießeinheit
3 Tauchen
4 Besanden
4 5
5 Schalenform
6 Modellausschmelzen
7 Brennen
8 Gießen
9 Entformen
10 Trennen
11 Schleifen
12 Kontrolle
1 Für jedes Gussstück ist ein Wachsmodell erforderlich.
Die Modelle werden mittels Spritzmaschine in Metallformen aus Weichmetall-Legierungen, Aluminium oder
Stahl hergestellt.
2 Die Modelle werden einzeln (bei großen Stücken) oder
zu mehreren als „Gießtrauben“ mit dem ebenfalls aus
Wachs gefertigten Gießsystem (Einguss, Anschnitte,
Speiser) zusammengeklebt.
3 bis 5 Durch mehrmaliges Tauchen der Modelle in einen
Keramikschlicker mit anschließendem Besanden erhalten
Modelle (nach Trocknen und gegenbenenfalls chemischer
Härtung) eine 6 bis 10 mm dicke feuerfeste Keramikschale.
6 und 7 Nach dem Trocknen und Abbinden des Formwerkstoffes werden die Wachsmodelle ausgeschmolzen und
die Formen bei Temperaturen bis zu 1100°C gebrannt.
8 Der Abguss erfolgt durch Gießen in heiße Formen. Indem
selbst feine Einzelheiten der Form gefüllt werden, entsteht
ein dichter Guss.
9 bis 12 Nach Erkalten und Ausschlagen der abgegossenen
Formen werden die Gussstücke abgetrennt, bearbeitet
und geprüft.
TOLERANZEN UND
OBERFLÄCHEN
Wirtschaftlich dimensionieren heißt auch bei Feinguss,
keine Toleranz enger zu wählen, als es der Zweck erfordert.
Die Maßtoleranzen, Oberflächen sowie Bearbeitungszugaben
sind generell im VDG-Merkblatt P 690 geregelt. Genauigkeitsgrad D1 gilt allgemein als Freimaßtoleranz an Gussstücken, die keinen besonders hohen Schwierigkeitsgrad
aufweisen. Genauigkeitsgrad D2 gilt für die zu tolerierenden
Maße der Gussstücke. Genauigkeitsgrad D3 entspricht dem
Streubereich verschiedener Fertigungslose und gilt nur für
einzelne, ausgewählte und vereinbarte Maße größerer
Serien, die mit dem Feingießer abgesprochen wurden. Um
Toleranzen nach D3 zu erreichen, ist es oft erforderlich, das
Werkzeug anhand von Probeabgüssen zu korrigieren bzw.
„nachzusetzen“. Deshalb kann es kostengünstiger sein, das
Gegenstück der Toleranz-Paarung an das Istmaß des Gussstückes anzupassen.
Geradheit, Ebenheit, Parallelität
Toleranzangaben für Geradheit, Ebenheit und Parallelität
sowie Linien- und Flächenform sind der nebenstehenden
Tabelle 1 zu entnehmen. Kleine örtliche Unregelmäßigkeiten
der Oberflächen, wie Einfallstellen oder Gusspickel, sind
nicht berücksichtigt.
Winkeltoleranzen
Da die zulässige Abweichung von der Sollrichtung nach
beiden Seiten auftreten kann, sind im VDG-Merkblatt keine
+/- Vorzeichen angegeben. Der jeweilige Toleranzwert der
Tabelle, in mm je 100 mm, gilt für den kürzeren Schenkel des
Winkels am Werkstück und ist auf volle Zehntel aufzurunden.
Bearbeitungs-Zugaben
Für engere Toleranzen als vorstehend genannt sind Bearbeitungs-Zugaben erforderlich. Tabelle 2 nennt hierfür Anhaltswerte; sie sind den jeweiligen Grenzmaßen hinzuzufügen
bzw. von ihnen abzuziehen. Das jeweilige BearbeitungsAufmaß ist vom Werkstoff und von der Art der Bearbeitung
abhängig und deshalb mit dem Feingießer zu vereinbaren.
Tabelle 1: Toleranzen für Geradheit, Ebenheit,
Parallelität sowie Linien- und Flächenform*
Genauigkeits
grad
Länge des tolerierten Elementes
bis 25 mm
25 bis 50 mm
Zulässiges Abmaß
D1
0,15 mm
0,25 mm
0,6%
D2
0,10 mm
0,20 mm
0,4%
D3
0,10 mm
0,15 mm
0,3%
*Ohne bzw. mit feingussgerecht tolerierten Bezugsmaßen
FEINGUSS
über 50 mm
6 7
Tabelle 2: Bearbeitungszugaben in Abhängigkeit
von der Art der Bearbeitung (alle Angaben in mm)
CLA
[µinch]
Ra1)
[µm]
Rz1)
[µm]
Rt1)
[µm]
N 1
1
0,025
0,22–0,30
0,24–0,40
N 2
2
0,050
0,15–0,60
0,49–0,90
N 3
4
0,1
0,8–1,1
0,85–1,45
N 4
8
0,2
1,0–1,8
1,10–2,40
N 5
16
0,4
1,6–2,8
1,75–3,60
N 6
32
0,8
3,0–4,8
3,2–6,0
N 7
63
1,6
5,9–8,0
6,3–10,0
N 8
125
3,2
12–16
13,0–19,5
N 9
250
6,3
23–32
25–38
N 10
500
12,5
46–57
48–68
N 11
1000
25
90–110
95–130
N 12
2000
50
180–220
190–250
Zugabe pro Fläche
bis
grob
fein
–
50
0,5
50
80
0,8
80
120
1,0
120
220
1,5
0,5
220
500
2,0
1,0
500
–
> 2,0
> 1,5
Mech. Bearbeitung
über
0,3
Feinguss
Größtes Nennmaß
Tabelle 3: Oberflächenbeschaffenheit
nach DIN EN ISO 1302
Die Oberflächengüte von Feinguss ist abhängig vom Werkstoff sowie von der Größe und dem Gewicht der Teile. Die
Oberflächen sind riefenfrei und entsprechend zwei Oberflächenzeichen bzw. den Klassen N 7 bis N 9 nach Tabelle 3.
Wenn nicht anders vereinbart, gilt N 9 in gestrahlter Ausführung als Lieferzustand (siehe VDG-Merkblatt, Punkt 5).
Sandguss
Oberflächen-Kenngrößen
1)
Ra, Rz und Rt sind angenäherte Werte
Eine Verhältnisbildung zwischen Ra, Rz und Rt ist nicht zulässig.
VDG-MERKBLATT P 695
TECHNISCHE LIEFERBEDINGUNGEN FÜR FEINGUSS
Teil 1: Allgemeine Bedingungen
Teil 2: Gütestufen
1. Anwendungsbereich
1. Allgemein
Das VDG-Merkblatt P 695 legt die allgemeinen technischen
Lieferbedingungen für Feingussstücke aus genormten oder
nicht genormten Gusswerkstoffen bzw. genormten und nicht
genormten metallischen Werkstoffen, die nach dem Modellausschmelzverfahren hergestellt wurden, fest. Zusätzliche,
für bestimmte Werkstoffe spezifische Anforderungen sind
in den speziellen Werkstoffnormen festgelegt.
Die vorliegende Spezifikation legt eine Einteilung in verschiedene Gütestufen für die äußere und innere Beschaffenheit
im Lieferzustand fest. Die Einteilung beruht auf den Anforderungen an die Ergebnisse zerstörungsfreier Prüfungen.
Der Käufer legt die Anforderungen an das Gussstück entsprechend dem vorgesehenen Zweck fest. Anhang A dieses Merkblattes enthält eine Checkliste zur schnellen Information über
die verschiedenen Punkte, die zum Zeitpunkt der Bestellung
vereinbart werden können. Sie beziehen sich auf die entsprechenden Unterabschnitte und Absätze des VDG-Merkblattes.
Es wird ausdrücklich empfohlen, Werkstoffe auszuwählen,
die als Gusswerkstoff genormt sind.
2. Gütestufen
2.1 Einteilung der Gütestufen
Die Einteilung der Gütestufen für die äußere Beschaffenheit
erfolgt aufgrund von Prüfungen nach dem magnetischen
Streuflussverfahren oder nach dem Farbeindringverfahren.
Die Einteilung nach Gütestufen für die innere Beschaffenheit
erfolgt aufgrund einer Durchstrahlungsprüfung und/oder
Durchleuchtungsprüfung mit Röntgenstrahlen.
Eine Ultraschallprüfung von Feingussstücken ist besonders
zu vereinbaren.
Auszug aus der vom Fachausschuss „Feinguss“ im VDG
erstellten Richtlinien.
FEINGUSS
VDG-MERKBLATT P 690
8 9
MASSTOLERANZEN, OBERFLÄCHEN, BEARBEITUNGSZUGABEN
VDG-P 690 März 1999
Vom Fachausschuss „Feinguss“ im VDG erstellte Richtlinie
Verein Deutscher Gießereifachleute e.V.
Zu beziehen durch VDG-Informationszentrum
Sohnstr. 70
40237 Düsseldorf
Tel. +49 (0) 211/68 71-254
Fax. +49 (0) 211/68 71-364
Email [email protected]
www.vdg.de
Leicht gekürzte Wiedergabe mit Genehmigung des
Vereins Deutscher Gießereifachleute e.V.
1. Definition und Geltungsbereich
1.1 Feinguss ist ein Verfahren, mit dem durch Urformen maßgenaue Gussstücke hoher Oberflächengüte hergestellt werden. Die durch Spritzgießen erzeugten Modelle werden nach
Herstellen der keramischen Formen ausgeschmolzen. Die
keramischen Formen werden nach dem Abguss zerstört.
Daher bezeichnet man sowohl Modelle als auch Formen als
„verloren“. Gegossen wird meist in heiße Formen.
1.2 Feingegossen werden Metalle und Legierungen auf
Eisen-, Aluminium-, Nickel-, Cobalt-, Titan-, Kupfer- und
Magnesiumbasis. Je nach Art der Legierung wird offen an
Luft, unter Schutzgas oder im Vakuum gegossen.
1.3 Das Merkblatt gilt nicht für die nach dem Wachsausschmelz-Verfahren gegossenen Edelmetalle, die Erzeugnisse
der Schmuckwaren-Industrie, der Dental-Labors und auch
nicht für den Kunstguss.
2. Zweck
2.1 Dieses Merkblatt definiert Maßtoleranzen, nennt Bearbeitungszugaben und Oberflächenrauheiten, die dem Stand der
Feingusstechnik entsprechen. Es dient als Grundlage für eine
optimale wirtschaftliche Zusammenarbeit zwischen den Feingussproduzenten und den Feingussbeziehern.
2.2 Die hier genannten technischen Daten beziehen sich auf
die gestrahlten, konservierten oder gebeizten Oberflächen im
Lieferzustand. Ausnahmen sind zu vereinbaren, wenn es sich
um Arbeitsgänge handelt, die die Maßtoleranzen verändern.
2.3 Wenn nicht anders vereinbart, werden bei Erstbestellung
Erstmuster geliefert. Sie dienen der beiderseitigen gegenständlichen Abstimmung. Die Erstmuster sind vom Abnehmer
zu prüfen. Nach Prüfung ist der Gießerei die Serienfreigabe
schriftlich mitzuteilen. Abweichungen, die mit der Freigabe
oder dem Erstmuster-Gutbefund anerkannt werden, sind für
die Fertigung verbindlich und in die (Gussteil-) Zeichnung zu
übernehmen.
3. Maßgenauigkeit
3.1 Schwinden und Schrumpfen
Beim Erstarren und Erkalten gegossener Metalle entstehen
naturgesetzlich Volumenkontraktionen durch Schwinden
und Schrumpfen. Weitere Einflüsse bei der Erzeugung von
Feinguss ergeben sich auch durch das Schwinden der
verlorenen Modelle und durch das Ausdehnen der Gießformen beim Erhitzen. Die Summe dieser Einflüsse wird beim
Herstellen der Spritzformen in den Schwindmaßen entsprechend beachtet. Es sind Erfahrungswerte, die von der Gussstückkontur, die Formkeramik und dem Gusswerkstoff abhängen, aber auch von der speziellen Fertigungstechnik der
einzelnen Feingießereien.
Bild 1
Die primäre Bezugsebene „A“ wird durch drei Bezugspunkte
A1, A2 und A3 fixiert. Sie sollte der größten Gussstückfläche
entsprechen. Die sekundäre Bezugsebene „B“ hat die beiden
Bezugspunkte B1 und B2, die möglichst auf der Längsachse
anzuordnen sind. Die tertiäre Bezugsebene „C“ hat nur einen
Bezugspunkt C1, der in der Mitte des Gussstückes oder in
ihrer Nähe liegen sollte.
Bild 2
Die Bezugsebenen sind durch die Symmetrieachse des
Gussstückes gelegt.
Bezugsebene Aufnahmepunkte
A1
A3
A2
B2
C1
B1
A-Ebene
B-Ebene
C-Ebene
Bild 1
Bild 2
3.2 Bezugsebenen und Bezugspunkte
Bei Gussstücken ist es erforderlich, die Zeichnungen mit
Bezugsebenen und Bezugspunkten, sog. Aufnahmepunkten,
systematisch zu vermaßen, damit Maßkontrollen und nachfolgendes Bearbeiten übereinstimmen. Diese Bezugsebenen
und Bezugspunkte sind bereits vom Konstrukteur mit dem
Feingießer festzulegen. Die Null-Lage der Bezugsebenen
wird durch die Maße der Bezugspunkte exakt definiert. Alle
Bezugspunkte sind so anzuordnen, dass sie bei nachfolgendem Bearbeiten nicht entfernt oder verändert werden. Bezugspunkte sollen auf den Außenflächen des Feingussstückes liegen. Sie können auch als erhabene oder vertiefte
Flächen ausgebildet sein. Erhabene Bezugspunkte sind bei
Gussstücken mit eingeengten Form- und Lage-Toleranzen
vorteilhaft. Beim Festlegen der Bezugspunkte ist zu beachten, dass diese Stellen nicht in einen Angussbereich fallen.
Bei schwieriger Gestalt kann das Gussstück so durch (Vor-)
Bearbeiten der Aufnahmepunkte exakt positioniert werden.
FEINGUSS
3.3 Überbestimmungen
Nach DIN 406 sind Überbestimmungen zu vermeiden.
Wanddicken sind stets anzugeben.
3.4 Form- und Aushebeschrägen
Form- und Aushebeschrägen sind im Allgemeinen nicht
erforderlich. Ausnahmen, die sich aus form- und gießtechnischen Notwendigkeiten ergeben, sind zwischen
Feinguss-Lieferant und Abnehmer zu vereinbaren.
4.1.2. Abmessung und Gestalt des Gussstückes
Die erreichbare Genauigkeit von Nennmaßen eines Feingussteiles wird von der größten Abmessung und Gestalt
des Gussstückes beeinflusst. Übersteigt die größte Gussteilabmessung den ausgewiesenen Nennmaßbereich eines
Genauigkeitsgrades, so sind die gesamten Toleranzen des
Gussteiles mit dem niedrigeren Genauigkeitsgrad (größeres
Toleranzfeld) zu tolerieren. Abweichungen außerhalb der
Genauigkeitsgrade müssen zwischen Abnehmer und Feinguss-Lieferant vereinbart werden.
4. Maßtoleranzen
4.1 Lineare Maßtoleranzen
Erreichbare Maßtoleranzen an Feingussteilen
sind abhängig von folgenden Faktoren
• Gusswerkstoff
• Abmessung und Gestalt des Gussstückes
• Gültigkeit der Genauigkeitsgrade
Tabelle 1: Lineare Toleranzen (Maße in mm)
Nennmaßbereich
D1
D2
Feld
bis
6
0,3
6 bis
10
0,36
GTA
Feld
D3
GTA
0,24
GTA
0,2
0,28
14
Feld
A1
GTA
0,3
0,22
13,5
Feld
A2
GTA
0,24
0,36
13
Feld
A3
0,22
13,5
13
10 bis
18
0,44
0,34
0,28
0,44
0,34
0,28
18 bis
30
0,52
0,4
0,34
0,52
0,40
0,34
30 bis
50
0,8
0,62
0,5
0,8
0,62
0,5
50 bis
80
0,9
80 bis 120
1,1
120 bis 180
1,6
14,5
0,74
14
0,88
15
1,3
0,6
13,5
0,7
14,5
1,0
0,9
14,5
1,1
14
0,74
2,4
250 bis 315
2,6
315 bis 400
3,6
1,9
15,5
1,5
15
2,2
13,5
1,0
14,5
14
1,9
1,5
1,2
2,6
2,2
1,6
14,5
1,6
2,8
16
0,6
0,7
1,3
15
180 bis 250
14
0,88
1,6
GTA
0,2
0,28
14
Feld
2,8
15,5
2,4
15
1,7
14,5
15,5
400 bis 500
4,0
3,2
3,2
2,6
500 bis 630
5,4
4,4
4,4
3,4
630 bis 800
6,2
5,0
5,0
16,5
4,0
1,9
15,5
16
800 bis 1000
7,2
5,6
1000 bis 1250
4,6
6,6
Die Gussallgemeintoleranz-Reihen GTA entsprechen DIN 1680 Teil 2
Für Wanddicken-Toleranzen gilt Tabelle 2
4.1.1 Gusswerkstoff
In der Fertigung beeinflussen die unterschiedlichen Eigenschaften der Werkstoffe die Streubreite der Toleranzfelder.
Deshalb gelten in der Tabelle 1 für die verschiedenen Werkstoffgruppen auch verschiedene Toleranzreihen.
Genauigkeitsgrad
Werkstoffgruppe D
Eisen-, Nickel-, Cobalt- und
Kupferbasislegierungen
D1 bis D3
Werkstoffgruppe A
Aluminium- und
Magnesiumbasislegierungen
A1 bis A3
4.1.3 Gültigkeit der Genauigkeitsgrade
In den Werkstoffgruppen D und A sind jeweils drei
Genauigkeitsgrade angegeben.
Genauigkeitsgrad 1 gilt für alle Freimaße.
Genauigkeitsgrad 2 gilt für zu tolerierende Maße.
Genauigkeitsgrad 3 kann nur bei einzelnen Maßen eingehalten
werden und ist mit dem Feingießer abzustimmen, da unter
anderen zusätzlichen Fertigungsschritten auch aufwendige
Werkzeugkorrekturen notwendig sind.
4.1.4 Lage des Toleranzfeldes
Die Lage des Toleranzfeldes zum Nennmaß ist frei wählbar. Vorteilhaft ist es, das Toleranzfeld gleichmäßig um das Nennmaß
zu legen. Bei Flächen, die spanend bearbeitet werden, ist die
Summe bzw. Differenz von Toleranzfeld und Bearbeitungszugabe zu beachten (siehe Pkt. 6).
10 11
4.2 Maßtoleranzen für Wanddicken
Die Wanddicken-Toleranzen hängen ab von
• der Größe der sie abbildenden (Keramik-)
Wände der Gießform
• deren ununterbrochener Fläche
• deren möglichem thermischen Verzug
• dem metallostatischen Druck des flüssigen Metalls.
Tabelle 2: Wanddicken-Toleranzen
Kleinste
Seitenlänge
einer Fläche
(Bild 3)
mm
Die Wanddicken-Toleranzen hängen deshalb nicht vom
Genauigkeitsgrad ab. Sie werden begrenzt (bzw. verringert)
durch dickere Rand-Partien, Durchbrüche (Öffnungen,
Löcher), mit-anzugießende Stege, Rippen und Ähnliches,
wodurch die Wanddicke „entlastet“ wird. Der jeweils in Frage
kommende Toleranz-Bereich ist der Tabelle 2 zu entnehmen.
Darin ist je nach Werkstoff-Gruppe die für die WanddickenToleranz maßgebende kleinste Seitenlänge einer Fläche
vermerkt.
b
b
Werkstoffgruppe D
Fe- Ni-, Co-, CuBasislegierungen
mm
Werkstoffgruppe A
Al- und MgBasislegierungen
mm
< 50
± 0,25
± 0,25
50 bis 100
± 0,30
± 0,30
100 bis 180
± 0,40
± 0,40
180 bis 315
± 0,50
± 0,50
> 315
± 0,60
± 0,60
4.3 Form- und Lagetoleranzen
Form- und Lagetoleranzen setzen voraus, dass Bezugsebenen und Bezugspunkte festgelegt sind, angelehnt an
DIN EN ISO 1101. Sie sind abhängig von Werkstoff und
Gestalt des Gussstückes und deshalb zwischen FeingussHersteller und Bezieher zu vereinbaren.
c
a
Wanddicke s
a
c
Fall A
4.4 Winkeltoleranzen für die Werkstoffgruppen D und A
Von der Tabelle 3 abweichende Winkeltoleranzen sind mit
dem Feingießer zu vereinbaren und nach DIN EN ISO 1101
in die Zeichnung einzutragen.
Fall B
Tabelle 3: Winkeloleranzen
Genauigkeitsgrad
Fall A
Die durch die Maße a und b gebildete Fläche ist nicht unterbrochen. Maß b ist kleiner als Maß a. Das Maß b bestimmt
die Wanddicken-Toleranz.
Fall B
Die durch die Maße a und b gebildete Fläche ist durch eine
mittige Bohrung unterbrochen. Die nicht unterbrochene Fläche wird also gebildet durch die Maße b und c. Maß c ist
kleiner als Maß b. Das Maß c bestimmt die vorzusehende
Wanddicken-Toleranz.
Nennmaßbereich 1
bis 30 mm
30 bis 100 mm
100 bis 200 mm
Zulässige Richtungsabweichung
Winkel- mm je Winkel- mm je Winkel- mm je Winkel- mm je
minute 100 mm minute 100 mm minute 100 mm minute 100 mm
1
2
1
30 2
0,87
30 2
0,87
30 2
0,87
20 2
0,58
2
30 2
0,87
20 2
0,58
15 2
0,44
15 2
0,44
3
20 2
0,58
15 2
0,44
10 2
0,29
10 2
0,29
Für den Nennmaßbereich ist die Länge des kürzeren Schenkels maßgebend.
Der Winkel kann in beiden Richtungen abweichen.
4.5 Maßtoleranzen für vorgefertigte ein- und
anzugießende Teile
Diese sind mit der Gießerei zu vereinbaren.
FEINGUSS
über 200 mm
Tabelle 5: Abmessungen für Löcher, Sacklöcher und Kanäle
5. Oberflächenbeschaffenheit
Für gegossene Oberflächen soll Ra (CLA) nach Tabelle 4
angewendet werden. Bereich N 7, N 8 und besondere Oberflächenbehandlungen sind gesondert zu vereinbaren und
nach DIN EN ISO 1302 in die Zeichnung einzutragen. Wenn
nicht anders vereinbart, gilt N 9 in gestrahlter Ausführung
als Lieferzustand.
6. Bearbeitungszugaben
Passmaße an Flächen oder geringe Oberflächenrauheiten,
die durch Feingießen nicht erreichbar sind, erhalten Bearbeitungszugaben. Das Aufmaß muss die werkstoffspezifischen Eigenschaften und die rechnerisch ungünstige Lage
innerhalb des Toleranzfeldes berücksichtigen.
Ø bzw.
o.ä.
größte Länge bzw. Tiefe
d (mm)
durchgehend
l
Sackloch
t
≥ 2 bis 4
≈1xd
≈ 0,6 x d
> 4 bis 6
≈2xd
≈ 1,0 x d
> 6 bis 10
≈3xd
≈ 1,6 x d
> 10
≈4xd
≈ 1,6 x d
12 13
Tabelle 4: Oberflächenrauhheiten
Tabelle 6: Abmessungen für Schlitze und Nuten
Werkstoffgruppe D
Werkstoffgruppe A
Breite
CLA
(µinch)
Ra
(µm)
CLA
(µinch)
b (mm)
offen
l
N7
63
1,6
≥ 2 bis 4
≈1xb
N8
125
3,2
125
3,2
> 4 bis 6
≈2xb
N9
250
6,3
250
6,3
> 6 bis 10
≈3xb
≈ 1,6 x b
> 10
≈4xb
≈ 2,0 x b
Oberflächen
normalien
Ra
(µm)
größte Tiefe, unten
geschlossen
t
≈ 1,0 x b
7. Ergänzende Hinweise und Daten
7.1 Innenradien
Radien an Innenecken und Innenkanten (Hohlkehlen) vermeiden Gussfehler und vermindern Kerbspannungen im Gussstück beim Gebrauch.
Der Mindestradius sollte etwa 20% der größten Wanddicke
betragen, jedoch 0,5 mm nicht unterschreiten. Wünschenswert ist ein Innenradius, der mindestens der kleinsten Wanddicke entspricht.
7.2 Außenradien und Außenfasen
Feingussstücke haben keine scharfen Kanten R = 0. Deshalb
sollten Außenradien und Außenfasen stets als Maximalradien
angegeben sein, z.B. R ≤ 0,5.
7.3 Löcher, Sacklöcher, Kanäle, Schlitze und Nuten
Um durchgehende Löcher, Sacklöcher, Kanäle, Schlitze und
Nuten vorteilhaft, also ohne vorgeformte keramische Kerne
mitgießen zu können, sind die in den Tabellen 5 und 6
genannten Werte zu berücksichtigen.
7.4 Kennzeichnen der Gussstücke
Sind die Gussstücke zu kennzeichnen, so sind Schriftgröße
(nach DIN 1451 „mittel“) und die Stelle am Gussstück zu
vereinbaren. VDG-Merkblatt P 701 „Kennzeichnung von
Gussteilen“ ist sinngemäß anzuwenden. Die Kennzeichen
können erhaben oder vertieft, vorteilhaft erhaben im vertieften Feld angegossen werden. Ist hierfür keine Vorgabe
in der Zeichnung vorhanden, wird Art und Weise vom
Lieferanten festgelegt.
GESTALTUNG
Trotz aller Freizügigkeit beim Konstruieren in Feinguss
empfiehlt es sich für eine verbesserte Wirtschaftlichkeit,
einige Hinweise zu beachten, um den Fertigungsaufwand
möglichst niedrig zu halten. Damit werden einerseits die
physikalischen Gesetzmäßigkeiten beim Gießen sowie der
Arbeitsablauf vom Werkzeug bis zum Gussstück berücksichtigt, andererseits zeigen sie auf, was mit Feingießen zu
erreichen ist. In jedem Falle gilt die Faustregel: Je komplizierter ein Werkstück gestaltet und/oder je schwieriger es
zu bearbeiten ist, desto wirtschaftlicher ist es feinzugießen. Feingussteile werden oft einbaufertig gegossen.
Wenn das wegen zu enger Toleranzen nicht möglich ist,
müssen sie spanend fertigbearbeitet werden. Sachgemäßes Konstruieren erleichtert das Bearbeiten, vermindert
damit den Aufwand und erhöht die Wirtschaftlichkeit.
Innenkonturen und Hinterschneidungen
Die hochentwickelte Kerntechnik des Feingieß-Verfahrens
ermöglicht bei Innenkonturen und Hinterschneidungen vielfältiges und kostengünstiges Gestalten. So können oft mehrere Konstruktions-Elemente zu einem Teil „aus einem Guss“
zusammengefasst werden, womit aufwendige Passungsarbeiten und das Zusammenfügen samt Montage-Einrichtungen eingespart werden. Es können Innenkonturen ausgebildet werden, die auf andere Weise nicht oder nur schwierig
herzustellen sind. Hierfür werden Handeinlagen, Kernschieber und/oder Einlegekerne im Werkzeug verwendet, auch
können Modelle aus einzelnen Elementen zusammengebaut
werden. Von diesen Möglichkeiten setzt man je nach Werkstückgestalt die jeweils wirtschaftlichste ein.
Wasserlösliche Kerne
Kernschieber und Handeinlagen
Wenn es die darzustellende Kontur erlaubt, werden im Werkzeug Kernschieber und/oder Handeinlagen vorgesehen. Wenn
möglich, werden die Kernschieber automatisch entformt. Oft
müssen sie jedoch von Hand gezogen werden, was besonders
bei Gehäusen mit vielfach hinterschnittenen Innenkonturen
erforderlich ist.
FEINGUSS
Für nicht zu enge Innenkonturen werden wasserlösliche
Kerne verwendet, für die je ein weiteres Werkzeug benötigt
wird. Sie werden in das Modell-Werkzeug eingelegt und mit
dem nicht wasserlöslichen Modellwerkstoff umspritzt. Wird
der Kern dann im Wasserbad herausgelöst, so entsteht die
gewünschte Innenkontur.
Keramische Kerne
Zusammengesetzte Modelle
Keramische Kerne verwendet man für enge und/oder kompliziert gestaltete, hinterschnittene Hohlräume im Gussstück,
die vom keramischen Formstoff bei der Formherstellung
nicht erreicht bzw. ausgefüllt werden können. Sie werden
fertig gebrannt in das Werkzeug eingelegt und verbleiben im
Gegensatz zu wasserlöslichen Kernen bis nach dem Abguss
in der Gießform.
In manchen Fällen bietet sich das Zusammensetzen von
Modellteilen an. Mit Hilfe von Pass-Marken werden sie exakt
zusammengefügt und verbunden. Dadurch entstehen die
hinterschnittenen Konturen. Diese Art zu verfahren wird auch
dann oft bevorzugt, wenn symmetrische Modelle aus zwei
oder mehreren gleichen Modellteilen zusammengesetzt
werden können, weil nur ein (Teil-) Werkzeug benötigt wird.
14 15
Räumlich gekrümmte Flächen
Sperrigkeit
Räumlich gekrümmte Flächen lassen sich im Feingießverfahren genau und formtreu reproduzieren. Die Wirtschaftlichkeit
ist dadurch gegeben, dass der dafür notwendige hohe Bearbeitungsaufwand nur einmal erforderlich ist, nämlich beim
Herstellen des Werkzeuges.
Durch Aussparungen (=gießgerechtes Konstruieren) kann die
Zahl der Anschnitte verringert werden; das senkt den Sperrigkeitsgrad des betreffenden Werkstücks und mindert den
gießtechnischen Aufwand.
Günstig
(mit Kernschiebern im Werkzeug)
Möglich
(mit Kern)
Möglich
Günstig
Anschnitt
Teilung
Anschnitt
Teilung
Anschnitt
R
Kern
R ≤ 0,1
Eingesparter Anschnitt
= Entformungsrichtung des Kernschiebers
Gekrümmte Kanäle
Besonders kostengünstig sind gekrümmte Kanäle, die so
gestaltet wurden, dass sie mit Kernschiebern im Werkzeug
herzustellen sind. In allen anderen Fällen müssen wasserlösliche oder keramische Kerne verwendet werden. Für diese
muss jeweils ein Werkzeug hergestellt werden.
Verzahnungen
Gewinde
Wirtschaftlich vorteilhaft ist das Vor- oder Fertiggießen von
Sonderverzahnungen der verschiedensten Art, vor allem aus
schwer und nicht zerspanbaren Werkstoffen, wie z.B. Schalt-,
Kupplungs- und Kerbzähne, Hirthverzahnungen, Innenzähne
und zahnradähnliche Profile, die nicht im Abwälzfräsverfahren
hergestellt werden können, Kegel- und Kettenräder, Räder für
Schneckengetriebe. Reichen die Feinguss-Toleranzen für Teilung und Durchmesser nicht aus, dann muss das Gussteil
nachfolgend bearbeitet, zum Beispiel geschliffen werden.
Gewinde werden nur dann mitgegossen, wenn die FeingussToleranzen für die Steigung und das Profil ausreichen. Damit
kommen praktisch nur folgende Sonderausführungen in Frage:
• unterbrochene Gewinde, z.B. für Bajonett-Verschlüsse
und Schnellkupplungen
• Gewinde, deren Gegenstück aus Gummi, Kunststoff oder
ähnlichem besteht
• grobe Rund- und Trapezgewinde
• Gewinde nicht oder kaum zerspanbarer Legierungen;
hier sollte jedoch stets geprüft werden, ob sie konstruktiv
umgangen oder ein- bzw. nachgeschliffen werden können.
Die noch gießbaren Module sind von der Größe des Gussstückes und vom Werkstoff abhängig; es gelten:
m ≥ 1,0 mm für Fe-, Ni-, Co- und Ti-Basis-Legierungen,
m ≥ 0,5 mm für Al- und Cu-Basis-Legierungen.
Bei Hirth- und ähnlichen Verzahnungen sollten die nach der
Mitte hin feiner werdenden Zähne an den Stellen ausgespart
werden, an denen die Teilung folgende Werte unterschreiten:
t = 1,0 mm bei Fe-, Ni, Co und Ti-Basis-Legierungen,
t =0,5 mm bei Al- und Cu-Basis-Legierungen.
Kerbwirkungen, Radien
Nicht nur der Konstrukteur ist bestrebt, Kerbwirkungen zu
vermeiden, sondern auch der Feingießer, denn scharfe Kerben (Aufheizkanten) stören beim Gießen. Ein mit möglichst
großen Radien versehenes Gussstück weist im Kraftfluss
geringere Spannungsgefälle auf und wird dadurch funktionssicherer. Die „rohe“ Feinguss-Oberfläche weist die gleiche
Kerbunempfindlichkeit auf wie eine feinstbearbeitete.
Ungünstig
Kühlrippen
Kühlrippen sollten nach außen abnehmende Querschnitte
aufweisen; dies verbessert nicht nur die Gießbarkeit, sondern
auch den Wärmefluss.
Aufheizkanten
Werkstoff: Al- oder Cu-Basislegierung
Möglich
R
Günstig
Günstig
R
R
R
R
R
R
R
FEINGUSS
Innenkanten, Kerben
Scharfe Innenkanten und Kerben sind ungünstig beim
Gießen, da sie wie „Aufheizkanten“ wirken und es dadurch
zu Porositäten kommen kann. Es ist deshalb erforderlich,
Radien bzw. Hohlkehlen vorzusehen. Sie sollten etwa 20 %
der Wanddicke ausmachen, bei dünnwandigen Teilen mindestens 0,3 bis 0,5 mm.
Ungünstig
Besser
R
R
R
Günstig
R
R
Ungünstig
Günstig
R
Ungünstig
R~4 x t
l~4 x h
Günstig
R
t
R
h
R
R
R
16 17
Ungünstig
Günstig
R
R
Aufheizkante
R
Günstig
R
R
R
R
Günstig
(Nicht für Al- und Ti-Legierungen)
Lunker
Lunker entstehen naturgemäß beim Erstarren flüssiger
Metalle. Die Aufgabe des Gießers besteht darin, sie durch
geeignete Maßnahmen aus dem Gussstück heraus in die
Anschnitte zu verlegen, die abgetrennt werden. Aus Kostengründen kommt es vor, dass der Konstrukteur definierte
Lunker zulässt, weil sie entweder an unkritischen Stellen
auftreten oder durch nachfolgendes spanendes Bearbeiten
entfernt werden. Das ist jedoch mit dem Feingießer ausdrücklich zu vereinbaren. Das „ideale Gussstück“ ist so
gestaltet, dass seine Querschnitte vom Anschnitt nach den
entfernteren Partien abnehmen; so kann die Erstarrung in
ungekehrter Richtung zum Anschnitt erfolgen. Dem idealen
Gussstück nahe kommen solche, die annähernd gleiche
Wanddicken aufweisen und dem Gießer die Möglichkeit
bieten, sie gießgerecht „anzuschneiden“. Die sich hieraus
ergebenden gießtechnischen und feingussspezifischen
Konstruktionshinweise sind nachfolgend dargelegt.
Anguss
Lunker
Trennschnitt
Flüssig
Erstarrt
Gussstück
Erstarrungsfront
Rändel und Riffeln
Rändel, Riffeln und sog. Fischhaut können
mitgegossen werden. Für die Teilung gelten
t ≥ 0,8 mm bei Fe-, Ni-, Co- und Ti-Basis-Legierungen,
t ≥ 0,5 mm bei Al- und Cu-Basis-Legierungen.
Die Spitzen weisen stets einen kleinen natürlichen Gießradius von etwa 0,1 mm auf. Umlaufende Kreuzrändel
erfordern einen unvertretbar hohen Aufwand im Werkzeug
und sollten daher vermieden werden.
Knotenpunkte
Knotenpunkte sollten so gestaltet werden, dass keine scharfen Innenkanten und Materialanhäufungen entstehen. Deshalb
sollten auch schräg und parallel zueinander stehende Wände
möglichst rechtwinklig miteinander verbunden werden.
Ungünstig
Besser
Günstig
Form- und Aushebeschrägen
Anschnitte
Form- und Aushebeschrägen sind nur in Ausnahmefällen
erforderlich. Nur bei sehr langen Innenkonturen o.ä. ist eine
geringe Konizität oder Schräge vorzusehen.
Für die Anschnitte sollte möglichst je eine geeignete ebene
Außenfläche am dicksten Querschnitt vorgesehen sein, um
sie später kostengünstig entfernen zu können. Diese Anschnittflächen können nicht als Mess- oder Bezugspunkte
für nachfolgendes Bearbeiten dienen.
Ohne Formschräge
Mit Formschräge
Möglich
Günstig
Anschnitt
Anschnitt
≤ 1°
FEINGUSS
Löcher und Schlitze
Durchgehende und geschlossene Löcher, Kanäle und Schlitze
sind dann besonders wirtschaftlich mitzugießen, wenn dies
ohne keramische Kerne erfolgen kann; dazu sind die in der
Tabelle genannten Werte einzuhalten.
Löcher und Kanäle
Ø bzw.
o.ä.
Schlitze
größte Länge bzw. Tiefe
durchgehend
Sackloch
l
t
d (mm)
Breite
größte Tiefe
offen
l
b (mm)
geschlossen
t
≥ 2 bis 4
≈1xd
≈ 0,6 x d
≥ 2 bis 4
≈1xb
> 4 bis 6
≈2xd
≈ 1,0 x d
> 4 bis 6
≈2xb
> 6 bis 10
≈3xd
≈ 1,6 x d
> 6 bis 10
≈3xb
≈ 1,6 x b
> 10
≈4xd
≈ 2,0 x d
> 10
≈4xb
≈ 2,0 x b
≈ 1,0 x b
Durchgehende Löcher
Schlitze
Es ist vorteilhaft, durchgehende Löcher und Schlitze so zu
gestalten, dass sie mit einem ungeteilten Kernschieber ausgebildet werden können.
Schlitze ohne keramische Kerne sind nur machbar, wenn das
Verhältnis b:t bzw. b:l nach obiger Tabelle einzuhalten ist; das
Maß S kann beliebig gewählt werden.
Möglich
Günstig
b
Kernzug
R
b
t
d
(b)
d
(b)
l
R
d
(b)
d
(b)
d
(b)
t
d
(b)
s
s
R
Natürlicher kleiner Gießradius
s>b möglich
Sacklöcher
Beispiele zu konstruktiven Maßnahmen
Sacklöcher und geschlossene Schlitze sind unten auszurunden. Bei Al- und Ti-Legierungen sollten Sacklöcher
vermieden werden.
Die nebenstehenden Beispiele zeigen, dass es oft konstruktiv
leicht möglich ist, die wirtschaftlich günstigen Tabellenwerte
zu erreichen.
Vermeiden
Ungünstig
Günstig
d
d
d
d
(b)
(b)
(b)
(b)
Günstig
t
R
R
R
R
Ø
Ø
18 19
Ebene Flächen
Messerkanten im Werkzeug
Relativ große ebene Flächen sind zwar gießbar, sollten jedoch
vermieden werden, weil sie nur mit hohem Aufwand auszuführen sind. Sie sollten deshalb „gegliedert“, also verrippt,
ausgespart oder durchbrochen werden. Das erleichtert das
Gießen, erhöht bei entsprechender Ausführung die Gestaltfestigkeit des Bauteils und vermindert oft das Gewicht.
Würden im Werkzeug oder am Kernschieber Messerkanten
entstehen, beispielsweise weil Bohrungen mit unterschiedlichen Durchmessern tangential aufeinanderstoßen, dann
müssen für diese Werkstückbereiche wasserlösliche oder
keramische Kerne verwendet werden. Sind solche Querschnittsübergänge jedoch funktional nicht erforderlich, so
können oft nach kleinen Umkonstruktionen Kernschieber
verwendet werden; das ist besonders wirtschaftlich.
Ungünstig
Günstig
Messerkante in
beiden Kernschiebern
Ungünstig
P
P
P
P
P
P
Möglich
Kern
Günstig
= Entformungsrichtung der Kernschieber
Messerkanten am Gussstück
Trennebenen- und Auswerfer-Markierungen
Messer- und scharfe Kanten können wegen der Oberflächenspannung flüssiger Metalle nicht gegossen werden.
Sie müssen deshalb ein Aufmaß erhalten und spanend fertigbearbeitet werden.
Werden die Modelle mit Automatikwerkzeugen hergestellt,
dann können an den Gussstücken Markierungen von Trennebenen und Auswerfern entstehen; da sie nur 0,1 mm vertieft oder erhaben sind, stören sie erfahrungsgemäß nur selten. Sollten sie an bestimmten Sicht- oder Funktions-Flächen
doch einmal stören, genügt ein Vermerk auf der GussteilZeichnung oder ein entsprechender Hinweis an den Feingießer, bevor das Werkzeug angefertigt wird.
Vermeiden
Günstig
Am besten
Bearbeitungszugabe ≥ 3 mm
FEINGUSS
Feingussteile werden oft einbaufertig gegossen.
Wenn das wegen zu enger Toleranzen nicht möglich ist,
müssen sie spanend fertigbearbeitet werden. Sachgemäße
Konstruktion erleichtert das Bearbeiten und erhöht so die
Wirtschaftlichkeit.
Freistiche
Freistiche sollten so gestaltet werden, dass ein wasserlöslicher oder keramischer Kern nicht erforderlich wird. Dabei
ist die Richtung der Entformung im Modellwerkzeug zu
beachten: der Freistich bestimmt die Entformungsrichtung,
wie die Skizzen zeigen.
Umlaufende Freistriche
Eingegossene Firmenzeichen, Ersatzteilnummern, Arretierungen, Lage- und Durchfluss-Markierungen sowie sonstige
Kennzeichen sparen Montage- und Nebenzeiten und vermeiden Irrtümer beim Auswechseln und Nachbestellen von Ersatzteilen. Die Art der Schrift oder des Kennzeichens hängt
finanziell vom Werkstoff des Werkzeugs ab: vertieft bei Weichmetall-, erhaben bei Al- und Stahlwerkzeugen. Ist letzteres
funktional nicht möglich, sollte das Schriftfeld vertieft und die
Schrift erhaben sein. Ebenfalls aus Kostengründen sollte die
Beschriftung möglichst parallel zur Teilungsebene des Werkzeugs liegen. In Zweifelsfällen genügt ein Vermerk auf der
Gerade Freistriche
20 21
Günstig
(ohne Kern)
Möglich
(mit Kern)
Ø
Ø
Beschriftungen
Ø
Ø
= Entformungsrichtung
Aussparungen
Wenn es die Bauteilfunktion erlaubt, sind zu bearbeitende
Flächen von vornherein auszusparen, um den Bearbeitungsaufwand (und das Gewicht) zu vermindern.
Möglich
Möglich
Günstig
Günstig
(Anfrage-) Zeichnung, an welchen Stellen das Schriftfeld
angebracht werden kann. Für die Nennhöhe der Schriften gilt:
h ≥ 2,5 mm bei Fe-, Ni-, Co-Basis-Legierungen,
h ≥ 2,0 mm bei Al- und Cu-Basis-Legierungen.
Al- und Stahlwerkzeuge
Vermeiden
Günstig
Möglich
Schrift vertieft
Schrift erhaben in
vertieftem Feld
Schrift erhaben
Weichmetallwerkzeuge
Möglich
Günstig
Vermeiden
Schrift vertieft
Schrift erhaben in
vertieftem Feld
Schrift erhaben
1
ANWENDUNGEN
2
Werkstoffsorten
Nach dem Feingießverfahren lässt sich eine fast unübersehbare Vielfalt sowohl von Guss- als auch von Knetwerkstoffen
verarbeiten. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit muss eine
Beschränkung erfolgen, zumal einerseits Werkstoffe ähnliche
Eigenschaften aufweisen und mindestens gleichwertig durch
einen einzigen „ersetzt“ werden können; andererseits ermöglicht Feingießen oft die kostenneutrale Verwendung
eines höherwertigen Werkstoffs, womit viele Anwendungsfälle abgedeckt sind. Entsprechend werden nachfolgend zu
den verschiedenen Werkstoffgruppen Sorten genannt, die
eine repräsentative Auswahl darstellen. Sind für bestimmte
Anwendungsfälle andere Werkstoffe bindend vorgeschrieben,
so muss man sie beim Feingießer anfragen. Die in den Tabellen angegebenen Daten sind Anhaltswerte. Das gilt auch
dann, wenn in Normen oder sonstigen Vorschriften gewährleistete Mindestwerte genannt werden. Diese Vorschriften
beziehen sich üblicherweise auf andere Formgebungsverfahren, es sei denn, diese weisen explizit auf das Feingussverfahren hin. Wenn nichts anderes erwähnt, gelten die
Werte für den getrennt gegossenen Probestab.
3
4
FEINGUSS
Wirtschaftlichkeit
Nur rationelle Fertigungsmethoden können sich auf Dauer
behaupten. Bei Feinguss hat sich gezeigt, dass sich sein
Anwendungsspektrum mehr und mehr ausweitet. Wichtig
ist im Vorfeld schon der enge Kontakt zwischen dem Kunden
und der Entwicklungsabteilung der Feingießerei. Das Ergebnis einer solchen Zusammenarbeit sind anwendungstechnisch optimierte Bauteile, hergestellt mit möglichst geringem
Fertigungsaufwand.
Aufgrund der sehr freien Gestaltungsmöglichkeiten, der
breiten Werkstoffpalette, der guten Oberflächen und engen
Toleranzen ist dieses Verfahren aus der heutigen Wirtschaft
nicht mehr wegzudenken.
Optimale Werkstoffwahl, zweckmäßige Wärmebehandlung
und richtige Oberflächenbehandlung sind wesentliche Kriterien für die Wirtschaftlichkeit von Feinguss.
Bei ZOLLERN werden nahezu sämtliche genormte Stahllegierungen im Feinguss angeboten. Außerdem werden im
Feinguss Aluminium-, Nickel- und Kobaltbasiswerkstoffe
vergossen. Stahllegierungen werden selbst chargiert, d.h.
das zu vergießende Material wird selbst legiert, dadurch ist
es problemlos möglich, nicht genormte Sonderlegierungen
abzugießen und/oder genormte Werkstoffe nach Kundenanforderungen zu modifizieren.
22 23
5
6
1 Düsenspitzen für KunststoffHeißkanalspritzdüsen
Werkstoff Inconel 713
5 Knochenklammer aus
Implantatwerkstoff
„ZOLLERN SUPER N“ CoCrMoN
2 Endstück für die Steuersäule
der Fokker F100
Werkstoff GF-AlSi7Mg 0,6 wa
Werkstoffnr. 3.2384
Der Nachweis der mechanischtechnologischen Eigenschaften
erfolgt durch Proben aus dem
Gussteil.
6 Steuersäulen-Hebel
G-AlSi7Mg 0,6 wa
Werkstoffnr. 3.2384
Gewicht 1350 g
Fuß der Steuersäule mit
Übertragungsfunktion
mechanischer Kräfte in
der Do 328
3 VDO-Gehäuse
Elektronik-Gehäuse für LCD-Bildschirm im Panzer-Abwehrhubschrauber PAH2. Teil wird fertigbearbeitet; Wanddicke teilweise
bis 1,2 mm. Wachspritzwerkzeug
im Baukastensystem mit mehr als
90 „Los-Teilen“.
Werkstoff G-AlSi7Mg 0,6 wa
7 Fest- und Steuerflügel
für Flugkörper
aus Werkstoff 17/4 PH
Werkstoffnr. 1.4549
4 Handhebel
G-AlSi7Mg 0,6 wa
Werkstoffnr. 3.2384
Türöffnung Airbus A 330/A 340
7
8 Türbeschlag, innen
G-AlSi7Mg 0,6 wa
Werkstoffnr. 3.2384
Notausstieg Airbus A 330/A 340
8
9 Vakuum-Gussteile
aus Werkstoffen Inconel 713,
Inconel 718 sowie Hastelloy
für Apparatebau
9
Vakuum-Feinguss
Hochwarmfeste Werkstoffe müssen aufgrund ihrer chemischen Zusammensetzung, insbesondere der Gehalte an
sauerstoffaffinen Elementen, im Vakuum erschmolzen und
vergossen werden.
Der bei ZOLLERN vorhandene Vakuum-Induktions-Feingussofen ist als Tandem-Anlage für das Schmelzen und Gießen
unter Vakuum ausgelegt und für die Serienfertigung von
kleineren Feingussteilen konzipiert. Er ist an die Verwendung vorgewärmter keramischer Schalenformen angepasst,
die nach dem Wachsausschmelzverfahren hergestellt werden. Das Schmelzen erfolgt im oxydkeramischen Einwegtiegel, das Abgießen selbsttätig durch Bodenabguss nach
Durchschmelzen eines dünnen Metallplättchens, das während des Erschmelzens die Abgussöffnung im Tiegelboden
verschließt. Das Metallblättchen ist artgleich mit der vergossenen Legierung.
Der Schmelztiegel besteht entweder aus oxydkeramischem
Fasermaterial oder ist integraler Bestandteil der Gießform.
FEINGUSS
Die Anlage arbeitet im Hochvakuumbereich bis 10 -2 mbar.
Eine Bauteilgröße von ca. 250 mm Durchmesser und maximal 300 mm Höhe ist realisierbar.
Folgende Schmelzgewichte können maximal
abgegossen werden:
15 kg Ni-Basiswerkstoffe
15 kg Co-Basiswerkstoffe
15 kg Stahl-Legierungen
15 kg Cu-Basiswerkstoffe
Das Vakuumgießverfahren bietet zudem den Vorteil eines
sehr guten Reinheitsgrades sowie aufgrund der besonderen
Verfahrenstechnologie die Möglichkeit einer gezielten Kornfeinung an den Gussteilen.
Der Arbeitsablauf an den Schmelzstationen ist bis auf das
Be- und Entladen automatisiert.
Als Vormaterialien für Superlegierungen kommen ausschließlich Vakuum-Umschmelzlegierungen in Betracht.
10
10 Aluminium-Elektronik-Gehäuse
für optische Anwendung in der
Laserstrahl-Technik
Werkstoff GF-AlSi7Mg 0,6 wa
Werkstoffnr. 3.2384
Gewicht 120 g
Die komplizierte Innenkontur
wird über diverse wasserlösliche
Wachskerne realisiert.
24 25
11
11 Prinzipieller Aufbau eines AbgasTurboladers
Das Turbinenrad (heiße Seite) im
Vordergrund und hinten der Verdichterbereich (kalte Seite) mit
Aluminium-Laufrad
12 Aluminium-Verdichterlaufrad
für Abgas-Turbolader
Werkstoffnr. 3.2384
Festigkeitsw. Rp 0,2 ≥ 270 N/mm 2
Rm ≥ 330 N/mm 2; A 5 ≥ 3%
13 Träger des Planetenradgetriebes
im Getriebeteil/ Anlasser eines
Strahltriebwerkes
Werkstoff 17/4 pH 1.4549
Gewicht ca. 1.500 g
Rm ca. 1200 Mpa
12
13
Werke der Unternehmensgruppe
Antriebstechnik
Automation
ZOLLERN GmbH & Co. KG Tel. +49 75 86 95 95 86
Fax +49 75 86 95 95 85
eMail [email protected]
Heustraße 1
Getriebe und Winden
D-88518 Herbertingen
Tel. +49 75 86 95 95 47
Fax +49 75 86 95 95 75
eMail [email protected]
Werk Herbertingen
Werk Portugal
ZOLLERN & Comandita
Werk China
ZOLLERN (Tianjin)
Machinery Co., LTD.
Werk Dorsten
ZOLLERN Dorstener
Antriebstechnik
GmbH & Co. KG
Gleitlagertechnik
Tel. +49 75 86 95 95 20
Fax +49 75 86 9597 15
eMail [email protected]
Werk Frankreich
Gleitlagertechnik
62, Rue Pierre Curie
ZOLLERN TLC SAS B.P.No 1055
F-78131 Les Mureaux CEDEX
Tel. +33 1 34 74 39 00
Fax +33 1 34 74 28 52
eMail [email protected]
www.zollern.fr
Gießereitechnik
Rua Jorge Ferreirinha, 1095
Apartado 1027
P-4470-314 Vermoim MAIA
Tel. +351 22 94 14 68 1
Fax +351 22 94 14 69 5
eMail [email protected]
Werk Schweden
Antriebstechnik
No. 79, 11th Avenue
TEDA 300 457 Tianjin
Peoples Republic of CHINA
Tel. +86 22 25 32 38 11
Fax +86 22 25 32 38 10
eMail [email protected]
Werk USA
Antriebstechnik
Getriebe
Hüttenstraße 1
D-46284 Dorsten
Tel. +49 23 62 67 0
Fax +49 23 62 67 40 3
eMail [email protected]
Werk Rumänien
Werk Braunschweig
Gleitlagertechnik
Postfach 32 13
ZOLLERN BHW Gleitlager D-38022 Braunschweig
GmbH & Co. KG
Tel. +49 53 12 60 50
Fax +49 53 12 60 53 00
eMail [email protected]
Gleitlagertechnik
Rolandsweg 16 – 20
ZOLLERN BHW Gleitlager D-37520 Osterode am Harz
Tel. +49 55 22 31 27 0
GmbH & Co. KG
Fax +49 55 22 31 27 99
eMail [email protected]
ZOLLERN
Norden AB
P. O. Box 233
SE-73224 Arboga
Tel. +46 58 91 60 35
Fax +46 58 91 20 02
eMail [email protected]
www.zollern.se
283 Lockhaven Drive Suite 204
Houston TX 77073
ZOLLERN
USA
North America L.P. Tel. +1 71 36 73 79 02
Fax +1 71 36 73 79 50
eMail [email protected]
0317235 Pecica FN
Ferma 20
S.C. Zollern S.R.L. Arad - Romania
Niederlassungen
Frankreich
ZOLLERN S.à.r.l
13, Rue Allwies
F-57200 Sarreguemines
Tel. +33 3 87 95 35 14 eMail [email protected]
Fax +33 3 87 95 35 21 www.zollern.fr
Großbritannien
Zollern UK Limited
Castle Hill
Kenilworth
GB-CV8 1NB
Tel. +44 19 26 51 54 20
Fax +44 19 26 85 34 11
eMail [email protected]
www.zollern.co.uk
ZOLLERN Italiana S.r.L.
Via della Ciocca, 9
I-21026 Gavirate (VA)
Tel. +39 03 32 46 20 59
Fax +39 03 32 46 20 67
eMail [email protected]
www.zollern.it
Werk Osterode
Werk Brasilien
Gleitlagertechnik
Av. Manoel Inácio Peixoto, 2147
ZOLLERN
BR-36771-000 Cataguases MG
Transmissoes Mecanicas Tel. +55 32 34 29 53 02
LTDA
Fax +55 32 34 29 53 26
eMail [email protected]
Italien
Werk Aulendorf
Maschinenbauelemente
Postfach 12 65
ZOLLERN
D-88322 Aulendorf
Maschinenbauelemente Tel. +49 75 25 94 81 30
GmbH & Co. KG
Fax +49 75 25 94 81 00
eMail [email protected]
Werk Soest
ZOLLERN
AluminiumFeinguss Soest
GmbH & Co. KG
FEINGUSS
Gießereitechnik
Overweg 15
D-59494 Soest
Tel. +49 2921 7896-0
Fax +49 2921 7896-17
eMail [email protected]
www.zollern-afs.de
Niederlande
Russland
ZOLLERN Nederland B.V.
Postbus 134
NL-5150 AC DRUNEN
Tel. +31 41 63 22 92 0
Fax +31 41 63 20 93 6
ZOLLERN Ltd.
115114, Russia, Moscow
Derbenevskaja nab., 11, A
Sector 2, Office 66
eMail [email protected]
www.zollern.nl
KONTAKT
26 27
ZOLLERN GmbH & Co. KG
Gießereitechnik
Postfach 12 20
D-72481 Sigmaringen
Tel. +49 75 71 70 44 0
Fax +49 75 71 70 60 1
eMail [email protected]
ZOLLERN GmbH & Co. KG
Gießereitechnik
Postfach 12 20
D-72481 Sigmaringen
Bereich
Stahlprofile
Tel. +49 75 71 70 24 6
Fax +49 75 71 70 27 5
eMail [email protected]
Bereich
Gießereitechnik
Tel. +49 75 71 70 44 0
Fax +49 75 71 70 60 1
eMail [email protected]
Werk Laucherthal
Bereits im Planungsstadium bieten wir umfassende Leistungen:
• Langjährige Projekterfahrung
• Anwendung von CAD in Kalkulation, Konstruktion und Werkzeugbau
• Projektdurchsprachen vor Ort und Anlagenbesichtigungen
• Detaillierte, verbindliche Angebote
www.revoLUZion.de
Irrtümer und Änderungen vorbehalten.
Postfach 12 20
D-72481 Sigmaringen
Tel. 0 75 71/70-0
Fax 0 75 71/70-601
[email protected]
www.zollern.com
Z427 06.2009
ZOLLERN GmbH & Co. KG