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Know How > Gießgerechte Konstruktion
HINWEISE ZUR GIESSGERECHTEN KONSTRUKTION VON FORMTEILEN.
Konstruktion und Form einer Kokille haben erheblichen Einfluss auf den technischen und wirtschaftlichen
Wert eines Gussstücks. Die nachfolgenden Hinweise und Konstruktionsrichtlinien sind
für Planung und Konstruktion der Anwender von gegossenen Formteilen als gezielte Lösungshilfen
gedacht. Nach Möglichkeit sollten deshalb die folgenden allgemeinen Richtlinien besonders Beachtung finden:
- Vermeiden erheblicher Wanddickenunterschiede.
- Vorgegebene Wanddickenunterschiede durch sanfte Übergänge mildern.
- Verrippungen dünner Wandungen sind gießtechnisch günstiger als dicke Wände ohne Verrippung.
- Kreuzknoten und spitzwinklig aufeinandertreffende Wände sollten vermieden werden.
- Abrundungsradien in Ecken nicht zu groß wählen.
- Werkstoffanhäufungen vermeiden, auflösen oder speisbar machen.
- Einfache Teilungen anstreben.
- Hinterschneidungen vermeiden.
- Wanddicken in Relation zur Größe des Gussteiles wählen.
- Gewichtseinsparungen durch Ausnehmungen sind nur dann kostensparend, wenn dadurch weder die Herstellung der Kokille noch das Gussteil selbst verteuert werden.
- Außenflächen keine Aushebeschräge, wenn das Gussteil unbehindert schwinden kann.
- Aufschrumpfende Konturen bedürfen einer Aushebeschräge von 10° bis 15°.
- Kernflächen müssen eine ausreichende Konizität haben; für Bohrungen und Durchbrüche liegt sie bei etwa 1 : 50.
- Bezugsflächen und Auflagepunkte sollten bezeichnet werden.
- Die Konstruktion sollte so ausgeführt sein, dass Anguss, Luftpfeifen und unvermeidliche Gießgrate leicht, sicher und somit kostensparend entfernt werden können.
- Toleranzen sollten so groß wie möglich gewählt werden, da engere Toleranzen stets mit höheren Kosten verbunden sind.
Ein dichtes Gefüge ist nur dann zu erzielen, wenn
jeder Querschnitt, der beim Guss unten oder im Inneren liegt, eine gleich große oder größer werdende Verbindung zum Anguss hat,
damit das flüssige Metall in die erstarrende und schrumpfende Partie nachfließen kann. Diese Voraussetzung ist im linken Schnittbild
nicht erfüllt.
Schnittgleiche Teile; linkes Teil am dünnen, rechtes Teil
am dicken Ende angegossen. Das bei der Erstarrung entstehende Volumendefizit zwischen flüssigem und festem Zustand kann beim linken Teil
nicht gefüllt werden, da die Verbindung zwischen Anguss und der bauchigen Partie vorzeitig einfriert. Es bildet sich ein Schrumpf- oder
Vakuumlunker im Wärmezentrum des Gussstückes. Im Gegensatz dazu kann das rechts abgebildete Teil problemlos dicht gespeist werden.
An Stellen, wo Kerne zusammenstoßen, oder an Kernaustrittstellen, lassen sich Kanten nicht verrunden.
Wanddickenunterschiede sollen möglichst sanft verlaufen.
Scharf auslaufende Kanten lassen sich nicht gut ausgießen,
sie machen meist eine nachträgliche Bearbeitung nötig.
Kreuzrippen bilden im Stoß, zumal bei großen Radien,
Metallanhäufungen, die zu Schrumpflunkern und Rissen führen können. Besser ist eine versetzte Ausführung.
Schräg einlaufende Rippen bilden im Winkel dünne,
empfindliche Kokillenteile, die sich stark aufheizten und zu Gießfehlern führen. Die abgeknickte Rippenführung vermeidet diesen Nachteil.
Sacklochkerne verbiegen sich infolge ungleichmäßiger
Erwärmung, da sie nur einseitig geführt sind. Die Bodenbohrung macht eine Durchführung des Kernes möglich, der dadurch einen
besseren Halt bekommt.
Scharfe Ecken schwächen die Konstruktion und neigen
zur Rissbildung. Sie sollten möglichst ausgerundet sein.
Wanddicken möglichst gleichmäßig gestalten.
Diese Forderung wird meist nicht beachtet, wenn bislang mechanisch gefertigte Teile auf gegossene umgestellt werden.
Lageraugen so verdicken, dass keine Unterschneidungen
entstehen. Zur Vermeidung von Schrumpflunkern in den Verdickungen müssen die Lagerbohrungen ein- bzw. vorgegossen werden.
Der geringe Abstand "a" ergibt eine schwache Kernstelle und führt zu einem schnellen Verschleiß des Kernes. Bei "b" ergibt sich eine Materialanhäufung. Durch Anbringen
einer Verbindungsrippe und Eingießen der Bohrung werden beide Mängel vermieden.
Die Außenform bedarf keiner Aushebeschräge;
die Innenform sollte mit einer Aushebeschräge von ca. 1° 30 Minuten versehen werden , wenn sie mittels Kernzug hergestellt wird. Soll auf einen
Kernzug verzichtet werden, so muss die innere Aushebeschräge zwischen 10° und 15° betragen. Die äußere Abschrägung ist nur
erforderlich, um die Wanddicke gleichzuhalten.
Die Rippenführung sollte so gelegt werden, dass keine
schwachen Kokillenstellen entstehen.
Sofern möglich, sollten Bohrungen so angeordnet sein,
dass sich die Kerne mit nur einem Kernzug ziehen lassen.
Nach außen gelegte Anschraublaschen machen einen Kern
ohne Verwendung von Losteilen möglich.
Hinterschneidungen, wie in der linken Skizze dargestellt
lassen sich nur unter Verwendung eines Sandkernes herstellen. Die Ausführung nach der rechten Skizze lässt einen Stahlkern zu.
Die eingegossene Bohrung im Zentrum verhindert eine
Materialanhäufung im Knotenpunkt.
Die bei "a" auftretende Hinterschneidung
macht eine einfache Formöffnung unmöglich. Bei "b" bildet sich eine Materialanhäufung. Das Beispiel zeigt, wie beide Nachteile
vermieden werden können.
Die unter dem Nocken befindliche Unterschneidung
macht das Ziehen eines Stahlkerns unmöglich oder erfordert ein Losteil. Wird der Anschraubnocken bis zum Boden durchgezogen, so lässt sich der
Kern ohne Verwendung eines Losteiles ziehen.
Die Unterschneidung im Inneren der Büchse
macht den Einsatz eines Stahlkerns unmöglich und erfordert das Einlegen eines Sandkerns. Führt man die Bohrung glatt aus und ändert die
Außenform, so lässt sich bei gleicher Querschnittsfläche ein Stahlkern verwenden.