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Unser Partner - die Gießerei

Wir beziehen unseren Grundwerkstoff - das Gusseisen - ausschließlich aus deutscher Produktion. Der Lieferant unseres Vertrauens produziert diesen wichtigen Werkstoff für uns. Dieser Betrieb ist - wie HOFMANN - ein Traditionsunternehmen, das regional stark verwurzelt ist. Bereits seit 1896 wird dort Eisen in Form gegossen und in dieser Zeit konnte natürlich ein großer und wertvoller Erfahrungsschatz gesammelt werden. Dieser kommt - in Kombination mit unseren eigenen Erfahrungswerten - unseren Produkten und damit unseren Kunden heute zugute! Anbei einige Bilder aus der laufenden Produktion.


Warum Gusseisen?

Gusseisen mit Lamellengraphit (kurz GGL) hat durch sein Materialgefüge sehr hohe Dämpfungseigenschaften. Dadurch erhält man eine höhere Laufruhe in der gesamten Maschine gegenüber Maschinen mit geschweißten Gestellen oder Tischen. Die Maschine ist vibrationsärmer, was sich auf das Ergebnis der gefrästen und gehobelten Hölzer positiv auswirkt. Außerdem hat der Grundkörper der Maschine ein so hohes Eigengewicht, dass kein zusätzliches Gewicht z.B. durch Beton oder ähnlichem benötigt wird. Diese Gewichte könnten nur in Bodennähe angebracht werden, wo sie keinesfalls eine schwingungsdämpfende Wirkung entfalten können. Gusseisen ist für die Verwendung als Maschinenkörper bezüglich seiner Eigenschaften also nach wie vor die erste Wahl! 


Was ist "Gusseisen" eigentlich?

Gusseisen mit Lamellengraphit

Unter Gusseisen versteht man eine Gruppe von Eisenlegierungen mit einem hohen Anteil von Kohlenstoff (> 2 %) und Silicium (> 1,5 %) sowie weiteren Bestandteilen wie Mangan, Chrom oder Nickel. Beim grauen Gusseisen - kurz Grauguss - kommt der Kohlenstoff in Form von Graphit vor. Gusseisen besitzt eine Dichte von etwa 7,2 g/cm³, die deutlich niedriger ist als die Dichte von Stahl und reinem Eisen mit 7,85 g/cm³. Das Material hat im eutektischen Bereich mit etwa 1150 °C einen deutlich geringeren Schmelzpunkt als Stahl, es lässt sich aber wegen des hohen Kohlenstoffgehalts nicht mehr schmieden. In Gießereien wird es meist in einem Kupolofen geschmolzen. Wegen mangelnder Elastizität des uneinheitlichen Gefüges hat Grauguss keine erkennbare Elastizität und muss deshalb als ziemlich spröde eingestuft werden. Andererseits verleiht der Graphit dem Werkstoff eine gute Wärmeleitfähigkeit, gute Dämpfungseigenschaften und wegen der Versprödung eine gute Formsteifigkeit. Daher eignet sich Grauguss in besonderer Weise für Maschinenbetten und -ständer. Hinzu kommen vorteilhafte Selbstschmiereigenschaften, wenn durch Bearbeitung die Lamellen angeschnitten und der Graphit selbst oder an dessen Stelle andere Schmiermittel in den Hohlräumen „bevorratet“ werden können. Gusseisenteile mit unverletzter Gusshaut weisen eine gute Korrosionsbeständigkeit auf.


Die Herstellung

Beim Gießen werden - abhängig von Gießtemperatur, Kontur und Masse des Gussstücks - die Gussformen thermisch und mechanisch so stark beansprucht, dass Gestalt- und Maßänderungen auftreten können. Dies ist bei Form- und Gießtechnik sowie beim Modellbau vorausschauend zu berücksichtigen. Des Weiteren ist bei Herstellung von Gießmodellen und metallischen Gussformen die spezifische Schwindung des vorgesehenen Gusswerkstoffes zu berücksichtigen, die bei der Abkühlung von Erstarrungs- auf Raumtemperatur eintritt. Die Werkstoffeigenschaften der Gussstücke sind abhängig von der chemischen Zusammensetzung der Schmelze einerseits und des Gefüges im festen Zustand andererseits. Das entstehende Gefüge hängt ab von der Abkühlungsgeschwindigkeit und den während des Erstarrens herrschenden Bedingungen für Keimbildung und Kristallwachstum. Unterschiedliche Abkühlgeschwindigkeiten in einem Werkstück sind abhängig von der Gestalt, insbesondere den Wandstärken. Um ein homogenes Gusskörpergefüge mit bestmöglichen mechanischen Eigenschaften sicherstellen zu können, muss eine gerichtete Erstarrung in der Form hin zum Einguss und den Speisern, dem Ort der letzten Erstarrung, sichergestellt sein. Sowohl die Konstruktion der zu gießenden Teile als auch ihre Herstellung verlangen also ein hohes Maß an Fachwissen - deshalb ist im Vorfeld eine enge Zusammenarbeit zwischen Bauteilkonstrukteur und Gussfachmann erforderlich!

Verlorene Formen werden meist aus Sand mit geeigneten Bindemitteln hergestellt. Zur Formgebung ist ein Modell erforderlich, ein Muster des herzustellenden Gussstücks, das zur Kompensation der Schwindung des Gusswerkstoffes bei Abkühlung im festen Zustand mit einem Aufmaß (Schwindmaß) hergestellt sein muss (siehe oben). Zur Kompensation der Schrumpfung im flüssigen Zustand und während der Erstarrung werden ein oder mehrere Speiser eingesetzt. Wie bei Formen unterscheidet man auch bei Modellen Dauermodelle und verlorene Modelle. Weiter unterscheidet man Naturmodelle und Kernmodelle. Naturmodelle entsprechen in ihrer Gestalt dem zu gießenden Teil (um das Schwindmass größer), Kernmodelle haben zusätzlich Kernmarken, die in der Form als Lager für einzulegende Kerne dienen. Kerne werden benötigt, wenn bestimmte Konturen im Gussstück (meist Hohlräume) nicht mit Hilfe eines Naturmodells geformt werden können. Dauermodelle werden je nach Anforderung aus Kunststoff, Holz oder Metall hergestellt. Sie enthalten nicht nur das Abbild des Gussstücks, das gegossen werden soll, sondern auch den Anschnitt, das sind die Kanäle, durch die der Gusswerkstoff in die Form gefüllt und verteilt sowie durch die in der Form enthaltene Luft und beim Abguss entstehenden Gase abgeführt werden. Dauermodelle werden vom Formsand umgeben, der dann durch Rütteln und Pressen so verdichtet wird, dass er stabil ist. In der Regel werden Gussstücke beidseitig geformt. Deshalb ist die Form aus zwei Formkästen, dem Unter- und Oberkasten zusammengesetzt, damit das Modell vor dem Abguss wieder entnommen werden kann. Das Modell darf deshalb keine Hinterschneidungen und muss „Aushebeschrägen“ (Formschrägen) haben, damit die Form bei der Entnahme des Modells nicht geschädigt wird. Danach werden Ober- und Unterkasten wieder passgenau zusammengefügt, mit Klammern oder Lasteisen gesichert und der flüssige Gusswerkstoff wird in die so entstandene Form gegossen. Die „Teilfuge“ der Form kann man am fertigen Gussteil oft erkennen, da es dort entweder nachträglich bearbeitet wurde oder noch den Rest des „Grates“ enthält. Die Bindemittel des Formsandes sind so ausgewählt, dass sie nach Möglichkeit durch die „Gießhitze“ zerstört werden und die Form dadurch von selbst zerfällt, anderenfalls muss die Form mechanisch zerstört werden, um das Gussstück entnehmen zu können. Formstoffe mit ihren Bindemitteln sind heute so weit entwickelt, dass sie auch für höherschmelzende Metalle eingesetzt und wiederverwendet werden können. Verlorene Modelle dagegen werden vor dem Abguss der Form nicht entnommen, sie kann deshalb einteilig sein. Auch können hier Hinterschneidungen eingearbeitet sein und Aushebeschrägen sind nicht erforderlich. Die Modelle werden nach dem Eingießen des Gusswerkstoffs zerstört, indem sie entweder verdampfen, ausschmelzen oder sich anderweitig zersetzen.

Nach dem Eingießen der Werkstoffschmelze in die Form kommt es zum Erstarrungsprozess. Dieser Erstarrungsprozess kann geradwandig, rauhwandig oder schwammartig (exogene Erstarrung) oder breiartig schalenbildend (endogen) ablaufen. Beim Erstarren vermindert sich das spezifische Volumen des Gusswerkstoffes, welcher in Abhängigkeit von der fallenden Temperatur der Schwindung unterliegt. Diese Schwindung muss bei der Konstruktion des Modells berücksichtigt werden.