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Urformen Wolfgang Mzyk HFH/Mzyk
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Urformen Fertigen eines festen Körpers aus formlosen Stoff durch Schaffen des Stoffzusammenhaltes. Hierbei treten die Stoffeigenschaften bestimmbar in Erscheinung. HFH/Mzyk
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Urformen Formen aus dem festen (pulverigen oder körnigen Zustand
Formen aus dem flüssigen oder teigigen Zustand Formen aus dem ionisierten Zustand z.B. pulvermetall-urgischen Fertigung durch Pressen und Sintern z.B. Gießen von Metallen (Form- gußfertigung) z.B. galvano- plastische Fertigung (Elektroformung) HFH/Mzyk
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Formen aus dem flüssigen oder teigigen Zustand
Gießen in verlorenen Formen Gießen in Dauerformen Zwei- und mehrteilige einteilige Formen Anwendung von Anwendung von Dauermodellen verlorenen Modellen Metallischen Nichtmetallischen Kokillen Kokillen Kokillenguss Schleuderguss Strangguss Druckguss HFH/Mzyk
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Übersicht der wichtigsten Gusswerkstoffe
Eisengusswerkstoffe Gusseisen (z.B. GGG,GGL) Temperguss (z.B. weißer-, schwarzer GT) Stahlguss (z.B. unlegierter,hitzebeständiger GS) Nichteisengusswerkstoffe (NE-) Schwermetallguss (z.B. Kupfer, Blei, Zinn, Zink) Leichtmetallguss (z.B. Al, Mg, Titan) HFH/Mzyk
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Verfahrensablauf beim Urformen
Prinzipieller Ablauf Beispiel Erzeugen des formlosen Stoffes Schmelzen des Metalls Formgebung des formlosen Stoffes Gießen der Schmelze in eine Gießform Schaffen des Stoffzusammenhaltes Abkühlen und Erstarren der Schmelze Entnehmen des Urformteiles aus der Form Auspacken des Gussteils Nachbehandlung des Urformteiles Putzen, Wärmebehandlung, Ausbessern von Gussfehlern HFH/Mzyk
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Erzeugung des flüssigen Gießmetalls
Schachtschmelzen Es ist das wichtigste Verfahren für Gusseisen und Temperguss ca. 2 bis 15t/h kontinuierliches Verfahren Induktionsschmelzen Einsatz für alle Gusswerkstoffe – Ausnutzung – Wechselstrom – magnetische Wechselfeld – Sekundärstrom ca. 0,2 bis 10t/h Lichtbogenschmelzen Einsatz bei Stahlguss – große Badoberfläche ca. 0,6 bis 11t/h diskontinuierlich Tiegelschmelzen Einsatz von Vorlegierungen aus Nichteisenmetallen – kleinere Mengen ca. 1,5 bis 3h bis 200kg/h HFH/Mzyk
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Gießerschachtofen HFH/Mzyk
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Induktions - Tiegelofen
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Lichtbogenofen HFH/Mzyk
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Tiegelofen HFH/Mzyk
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Bestandteile der Formstoffe
Formgrundstoff meist Quarzsand, aber auch Korund, Zirkon u.a. Formstoffbindemittel z.B. silikatische Binder (Ton, Zement, Wasserglas u.a.), Kohlehydratbinder (z.B. Stärke), Ölbinder, Kunstharzbinder (z.B. Phenolharz, Furanharz) Zuschlagstoffe z.B. Wasser, das die Bindekraft des Formstoffbindemittels freisetzt, und Steinkohlestaub zur Bindung einer Glanzkohlenstoffschicht auf den Quarzkörnern, die eine Verbindung von Schmelze und Quarzsand verhindert und die Oberfläche des Gussteils verbessert. HFH/Mzyk
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Arbeitsablauf zur Herstellung einer gießfertigen Form(1)
Unterkasten herstellen Modellhälften auf Modellplatte legen, pudern, Unterkasten auflegen, Modellsand einfüllen und an Modell andrücken, Formstoffmischung einfüllen und durch Stampfen verdichten, abstreichen, Luft stechen, Kasten wenden, Teilungsebene polieren, Trennmittel aufbringen Oberkasten herstellen Obere Modellhälfte auflegen und pudern, Oberkasten aufsetzen, Modellsand einfüllen und andrücken, Modellen für Eingusssystem und Speiser stellen, Formstoffmischung einbringen, verdichten, abstreichen, Luft stechen, Einguss und Speisermodelle entfernen. HFH/Mzyk
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Arbeitsablauf zur Herstellung einer gießfertigen Form(2)
Fertigstellen der Form Oberkasten abheben und wenden, Modellhälften aus Unter- und Oberkasten entfernen, Eingusstümpel und Zuläufe anbringen, Form säubern, gefährdete Formteile mit Stiften sichern, Kerne einlegen, Form zulegen (Oberkasten aufsetzen, belasten oder verklammern, Form gießen. Zerstören der Form Nach Erstarren und Abkühlen des vergossenen Werkstoffes Oberkasten abheben, Gussstück entnehmen, Ober- und Unterkasten vom Formstoffmischung befreien. Das Gussstück wird wieder aufbereitet und wird ebenso wie die Formkästen (Ober- und Unterkasten) zur Herstellung einer neuen verlorenen Form wiederverwendet. HFH/Mzyk
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Arbeitsablauf zur Herstellung einer gießfertigen Form(1)
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Arbeitsablauf zur Herstellung einer gießfertigen Form(2)
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Schablonen – Gießverfahren
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Urformen durch Zentrifugalkraft
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Urformen durch äußere Druckwirkung
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Gefüge von Gusseisen HFH/Mzyk
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Eisengusswerkstoffe HFH/Mzyk
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Maschinenform mit Kasten
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(Formen durch Schießen und Hochdruckpressen Kerne)
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Vakuumformverfahren HFH/Mzyk
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Maskenformverfahren HFH/Mzyk
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Feingießen (Wachsausschmelzverfahren)
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Kokillengießen HFH/Mzyk
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Beispiel für Gussteile
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Guss – Fehler HFH/Mzyk
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Anwendungen GGL GGG GS - 45 GS - 50 GS - 60 Werstoff Eigenschaften
Anwendg. Beispiel GGL -Mechanische Eigenschaften in starkem Maße von der Abkühlungsgeschwindigkeit (Wanddicke und Gestalt) abhängig Zerspanbarkeit und Dämpfung gut Überwiegend für statische beanspruchte Gussstücke Gestelle Betten Deckel GGG -Festigkeitseigenschaften günstiger als bei GGL. Sie lassen sich durch Wärmebehandlung weiter verbessern -Zerspanbarkeit gut - Dämpfung geringer als bei GGL Auch dynamischer Beanspruchg. Erhöhte Festigkeit Wie oben GS - 45 GS - 50 GS - 60 -Festigkeitseigenschaften wie Stahl -gut schmiedbar -bedingt schweißbar -Dämpfung geringer als bei GGG Besonders bei Zug- und Biegebeanspruchung Kurbeln Schlitten Flansche Hebel HFH/Mzyk
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Gestaltung allgemein HFH/Mzyk
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Gestaltung – Beispiele 1
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Gestaltung – Beispiele 2
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Gestaltung – Beispiele 3
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Gestaltung – Beispiele 4
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Pullvermetallurgische Teilefertigung
Pressen und Sintern Vorteile: Es sind Sonderwerkstoffe aus hochausschmelzenden Metallen, wie Wolfram und Molybdän, sowie Hartmetallen und hochfesten keramischen Werkstoffen herstellbar. Es können Werkstoffzusammensetzungen erzielt werden werden, die schmelzmetallurgischen nicht möglich sind (nicht legierbaren Stoffmischungen), wie Kupfer-Grafit als Kontaktwerkstoff, Kupfer-Zinn-Blei als Gleitlagerwerkstoff oder Eisen mit Grafit u. a. als Reibwerkstoff für Bremsbeläge und dgl. Es können poröse Werkstoffe für feinste Filter oder wartungsfreie Gleitlager (Tränklager) erzeugt werden. Es sind eine material- und energiesparende Fertigungen von Teilen aus Sintereisen und Sinterstahl möglich, wobei gegenüber der Fertigung durch Gießen oder aus Halbwerkzeugen die Materialausnutzung von ca % auf nahezu 100% gesteigert und der Energiebedarf etwa halbiert wird. HFH/Mzyk
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Pulvermetallurgische Teilefertigung
Pressen und Sintern Nachteile: Hohe Herstellkosten für das Pulver Hohe Kosten bei Herstellung von Werkzeugen Anwendung besonders für die Herstellung kleinerer Teile (bis ca. 2kg) Pressen: Kaltpressen – bei genügend großen Pressdrücken tritt ein mechanischen Klammern der Pulverteilchen ein (Adhäsionskräfte) – Resultat: Pulverpressteil oder Grünling Sintern: Beim Sintern,d. h. unter Einfluss erhöhter Temperatur, gehen die Teilchen eines Pulverformteils eine chemische Verbindung zu einem festen Körper ein. Al 580°C Bronze 760 °C Messing 900 °C Sinterzeit ca. 30min bis 2h HFH/Mzyk
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Generieren (Rapid Prototyping)
Rapid Prototyping sind Fertigungsverfahren für die Musterteilefertigung. Ziel ist die Verkürzung von Entwicklungsverfahren! Aufzählung von Verfahren: Laser – Stereolithographie UV – Stereolithographie Selektives Laserstrahlsintern Binder – Injektionsverfahren Material – Auftragsverfahren Folienschichtverfahren HFH/Mzyk
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Zusammenfassung Urformen
Das Urformen als Fertigen eines festen Körpers aus formlosen Stoff durch Schaffen des Stoffzusammenhaltes steht in beiden Wegen am Beginn des Gesamtprozesses. Es wird untergliedert nach der Art des formlosen, u. a. in Urformen aus dem flüssigen Zustand (Gießen) und Urformen aus dem pulverförmigen Zustand (Pressen und Sintern). Die Formgebung des formlosen Stoffes erfordert eine Form mit entsprechendem Formhohlraum. Die Merkmale der Form- und Gießverfahren bestimmen ihre technischen und ökonomischen Anwendungsbereich und –grenzen (auch konstruktiven Gestaltung). HFH/Mzyk
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