Metalle werden in Gießereien gegossen, indem sie in eine flüssige Form eingeschmolzen und das geschmolzene Material in eine Form gegossen werden. Danach wird die Form entfernt und das Metall darf seine feste Form zurückgeben, wenn es abkühlt. Die meisten der in Gießereien verarbeiteten Metalle sind Aluminium und Gusseisen. Obwohl Gussteile aus Bronze, Messing, Stahl und Zink auch in Gießereien hergestellt werden.
Der Prozess des Metallgusses beginnt mit der physikalischen Umwandlung des ausgewählten Metalls in seine geschmolzene Form. Der Prozess findet in einem Ofen statt und beginnt mit dem Aufladen des Ofens mit externen Schrotten, innenverschrotteten, Neumaterial und Legierungselementen. Virgin-Material ist die reine Form der Primärmetalle, die bei der Herstellung einer bestimmten Legierung verwendet und in kommerziellen Mengen verkauft werden. Interne Schrottteile umfassen alle defekten Gussteile, Tore oder Riser, die im Werk hergestellt werden. Externe Schrotte hingegen sind Materialien, die beim Stanzen, Zerspanen oder Schmieden hergestellt werden.
Nach dem Schmelzen der Ladematerialien erfolgt die Veredelung. Der Zweck der Raffination ist es, schädliche Stoffe aus dem geschmolzenen Material zu beseitigen und Gussfehler zu vermeiden. Wenn die Ladematerialien schmelzen, werden Materialien hinzugefügt, um den Branchen- oder internen Spezifikationen gerecht zu werden. Fluxes werden bei der Trennung von Metall und Schlacke verwendet, und Entgasser sorgen für die Entfernung von gelösten Gasen aus Metallen.
Es gibt eine Vielzahl von Öfen für Heizmetalle. Die Wahl eines Ofens wird jedoch durch die Menge der produzierten Legierung beeinflusst. Bei Eisenmetallen werden Lichtbogenöfen, Kuppeln und Induktionsöfen eingesetzt. Auf der anderen Seite würden Metallgießer Hall- oder Tiegelofen für NE-Materialien wie Messing, Bronze und Aluminiumguss bevorzugen. Ein gemeinsames Merkmal dieser Öfen ist, dass sie auf der Innenseite von feuerfesten Materialienausgekleidet sind.
Degasser wie Chlor, Stickstoff, Helium und Argon werden zur Entfernung von Schadstoffgasen in Nichteisenmetallen eingesetzt. Umgekehrt wird Kohlenmonoxid bei der Entgasung von Eisenwerkstoffen wie Eisen und Stahl verwendet. Wasserstoff ist das schädlichste Gas, das entgasen muss. Wasserstoff wird aus der Reaktion zwischen Materialien oder Wasserdampf oder Maschinenschmierstoffen gebildet. Eine hohe Wasserstoffkonzentration deutet auf eine erhöhte Porosität des Metalls hin, was seine mechanischen Eigenschaften schwächt. In dem Fall, in dem porosity nach der Entgasung noch vorhanden ist, werden Porosität und Leckwege durch den Prozess der Vakuumimprägnierung versiegelt.
Der Metallgussprozess beinhaltet auch die Erstellung von Mustern aus Holz, Kunststoff, Metall oder Wachs. Die verschiedenen Prozesse, die mit dem Bau von Formen verbunden sind, werden durch die Größe und Komplexität des Gusses, das zu gießende Metall, die Art der Gießerei und die Anzahl der zu produzierenden Teile bestimmt. Die im Metallguss eingesetzten Formprozesse sind unter anderem Druckguss, Knüppelguss, Sandguss, Schaumverlustguss, V-Prozessguss und Keramikformguss.
Der nächste Schritt, der nach dem Schmelzen und dem Formenherstellungsprozess folgt, ist das Gießen der geschmolzenen Metalle in die Form. In Gießereien, die nach dem traditionellen Modell arbeiten, werden die geschmolzenen Metalle mit Pfannen in die Formen gegossen. Fortschritte in der Technologie haben den Einsatz von automatischen Gießmaschinen und Robotern beim Gießen geschmolzener Metalle ermöglicht. Das Gießen kann jedoch auch mit Schwerkraft oder mit Hilfe von Vakuum- oder Druckgasen erreicht werden.
Das geschmolzene Metall darf einen erstarrten Zustand annehmen, bevor es versucht, es aus der Form zu entfernen. Schütteln und Taumeln sind das primäre Mittel, mit dem das feste Metall aus der Form entfernt wird, insbesondere solche, die durch Sandguss hergestellt werden. Während des Gießvorgangs werden Köpfe, Läufer, Tore und Riser gebildet. Diese werden mit Schneidbrennern, Bandsägen oder keramischen Trennklingen in einem Prozess, der als Entgasung bekannt ist, entfernt.
Verwendung von Gießerei-Kohlenstaub im Sandguss
Eine beliebte Technik, die im Sandguss verwendet wird, ist grüner Sand. Es ist eine Mischung aus Kieselsäuresand, Chromit oder Zirkonsand, Bentonit, Wasser, inerten Schlamm und Kohlenstaub, der aus der Pulverisierung von Kohle entsteht. Greensand ist an sich nicht nass, sondern bezeichnet seinen nassen Zustand – ein Merkmal von "Greenwood". Die Menge an Kohlenstaub im grünen Sand überschreitet nie 5 des Gesamtgemischs und wird in Gegenwart von geschmolzenem Metall teilweise verbrannt, wodurch ein abgasender Dampf freigesetzt wird.
Grüner Sand wird jedoch im Gießverfahren für NICHTeisenmetalle aufgrund des Vorhandenseins von Kohlenstaub als Zusatzstoff nicht verwendet. Kohlenstaub gibt Kohlenmonoxid ab, was zur Oxidation des Metalls führt. Aluminium beispielsweise verwendet Olivinsand anstelle von Kohlenstaub als Zusatzstoff.
Greensand besitzt bestimmte Eigenschaften, die durch die Zugabe von Kohlenstaub ergänzt werden. Zu diesen Eigenschaften gehören:
- Refractoriness: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit von grünem Sand, hohen Temperaturen zu widerstehen, ohne verformt zu werden. Stahl benötigt Formsand, der einer Temperatur von 1500oC standhält, während für Aluminiumlegierungen ein Temperaturwert von 650oC benötigt wird. Gießereisande mit reduzierter Refraktorität schmelzen und verschmelzen mit dem Guss. Kohlenstaub als Zusatzstoff hat eine Fusionstemperatur von mehr als 1600o Daher die Temperatur, bei der Formsand mit der Zugabe von Kohlenstaub in das Gemisch erhöht wird.
- Oberflächengüte: Eine bessere Oberflächengüte wird mit feineren Partikeln erreicht. Leider weisen feinere Partikel auf eine erhöhte Durchlässigkeit, aber eine verbesserte Oberflächengüte hin.
- Durchlässigkeit: Die Fähigkeit des Sandes formen, um die verfügbaren Gase zu erschöpfen, wird als Durchlässigkeit bezeichnet. Gase, die während des Gießprozesses gebildet werden, wie Wasserstoff, Stickstoff, Dampf und Kohlendioxid, führen zu Gussfehlern, einschließlich Blaslöchern und Gaslöchern. Kohlenmonoxid wird über Stahl- und Eisenguss gegossen, um unerwünschte Gase zu entfernen und Oxidation zu verhindern. Die Verbrennung von Gießerei-Kohlestaub führt zur Freisetzung von Kohlenmonoxid – das, wie bereits erwähnt, bei der Entgasung von Gussteilen aus Eisenstoffen erforderlich ist. Kohlenmonoxid wird auch während der Vergasung von Kohlenstaub produziert, wo es durch Sauerstoff und Dampf unter hoher Temperatur und Druck geleitet wird.
- Kollaps: Dies bezieht sich auf die Fähigkeit des Sandes, den erstarrten Metallguss mit Leichtigkeit abzustreifen. Erhöhte Haftung für den Metallguss besteht mit Formsand en mit geringer Kollapsfähigkeit. Gießerei-Kohlestaub hilft, die Kollapsbarkeit von grünem Sand bei Knockout zu erhöhen, da diese Substanz während des Gießprozesses ausbrennt.
Andere Merkmale des Formsandes sind als Grünsund Kohäsivität, chemische Trägheit in Bezug auf das zu gegossene Metall und Verfügbarkeit/Kosten des Formsandes.
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