Was ist der Casting-Prozess? Ein Leitfaden für Rohrgussteile

Was ist der Casting-Prozess? Eine direkte Antwort

Beim Gießen handelt es sich um den Herstellungsprozess, bei dem geschmolzenes Metall in einen Formhohlraum gegossen wird, der wie das fertige Teil geformt ist. Anschließend lässt man es abkühlen und erstarren, bevor es aus der Form entnommen wird. Es handelt sich um eine der ältesten Metallbearbeitungsmethoden, die noch immer in großem Umfang in der Industrie eingesetzt wird, und sie bleibt die wichtigste Methode zur Herstellung von Rohrgussteilen, da durch Gießen komplexe, hohle und druckbelastete Formen in einem einzigen Schritt geformt werden können, anstatt sie aus dem Vollmaterial zu bearbeiten.

Dieser Artikel geht die einzelnen Phasen des Casting-Prozesses der Reihe nach durch und konzentriert sich dann speziell auf die Vorgehensweise Rohrgussteile werden für industrielle und kommunale Anwendungen hergestellt, geprüft und spezifiziert.

Der Casting-Prozess, Schritt für Schritt

Während spezifische Techniken variieren, folgen fast alle Gussprozesse der gleichen Kernsequenz vom Modellentwurf bis zum fertigen Teil:

1. Mustererstellung – eine Nachbildung des endgültigen Teils, typischerweise aus Holz, Metall oder Kunststoff und leicht überdimensioniert, um der Schrumpfung des Metalls beim Abkühlen Rechnung zu tragen
2. Formenbau – Packen von Sand, Keramik oder einer permanenten Metallform um das Modell, um den Hohlraum zu bilden, der das geschmolzene Metall aufnehmen wird
3. Schmelzen – Erhitzen des Metalls, typischerweise Eisen, Stahl oder Aluminiumlegierung, in einem Ofen auf Temperaturen dazwischen 1.200 °C und 1.600 °C abhängig von der Legierung
4. Gießen – Übertragen von geschmolzenem Metall in den Formhohlraum durch ein Angusssystem, das den Fluss kontrolliert und Turbulenzen minimiert
5. Abkühlen und Erstarren – Ermöglichen, dass das Metall mit kontrollierter Geschwindigkeit abkühlt, da die Abkühlgeschwindigkeit direkten Einfluss auf die Kornstruktur und die Endfestigkeit hat
6. Auspacken und Endbearbeitung – Entfernen des Formmaterials, Wegschneiden von Anschnitten und Steigrohren und Reinigen der Oberfläche durch Schleifen oder Kugelstrahlen
7. Inspektion – Überprüfung der Maßhaltigkeit, der inneren Festigkeit und der mechanischen Eigenschaften, bevor das Teil zur Verwendung freigegeben wird

Gängige Gießverfahren für die Rohrherstellung

Schleuderguss

Das Schleudergussverfahren ist das vorherrschende Verfahren für den Rohrguss, insbesondere für Rohre aus duktilem Gusseisen. Geschmolzenes Metall wird in eine schnell rotierende zylindrische Form gegossen, und die Zentrifugalkraft drückt das Metall nach außen gegen die Formwand, wodurch eine dichte, gleichmäßige Rohrwand entsteht, während leichtere Verunreinigungen und Gase in Richtung der Mittelbohrung wandern, wo sie entfernt werden.

Sandguss

Sandguss wird für Rohrverbindungen, Flansche und unregelmäßig geformte Rohrkomponenten verwendet, die nicht der beim Schleuderguss erforderlichen Rotationssymmetrie entsprechen. Es handelt sich um eine flexible, kostengünstigere Methode, die sich für kleinere Produktionsmengen und komplexe Anschlussgeometrien wie Bögen und T-Stücke eignet.

Warum Gießen die bevorzugte Methode für die Rohrherstellung ist

Beim Gießen entstehen Rohre mit gleichmäßige Wandstärke und gleichbleibender Innendurchmesser in einem einzigen Umformschritt, was für Rohre, die unter Druck stehendes Wasser, Gas oder Industrieflüssigkeiten transportieren, unerlässlich ist. Durch Schleuderguss hergestellte duktile Gussrohre erreichen typischerweise eine Zugfestigkeit von 420 MPa oder höher, kombiniert mit der erforderlichen Dehnung, um Rissen bei Bodenbewegungen und Druckstößen standzuhalten – eine Kombination, die mit anderen Herstellungsmethoden wirtschaftlich nur schwer zu erreichen ist.

Gängige Rohrgussmaterialien

Qualitätskontrolle für Rohrgussteile

Da Rohrgussteile oft unter Druck stehende Flüssigkeiten transportieren, sind die Inspektionsstandards strenger als für viele andere Gusskomponenten. Zu den üblichen Kontrollen gehören:

• Hydrostatische Druckprüfung Dabei wird jedes Rohr bei Drücken deutlich über seinem Nennbetriebsdruck getestet, um sicherzustellen, dass es den Betriebsbedingungen ohne Undichtigkeiten standhält
• Messung der Wandstärke mit Ultraschallmessgeräten zur Bestätigung der Gleichmäßigkeit über den gesamten Umfang
• Visuelle und Farbeindringprüfung zur Erkennung von Oberflächenrissen oder Porosität
• Analyse der chemischen Zusammensetzung zur Bestätigung, dass die Legierung bestimmte Standards erfüllt, wie z. B. ASTM A536 für Sphäroguss

Auswahl des richtigen Rohrgussteils für ein Projekt

Die Auswahl sollte beim Betriebsdruck und der zu transportierenden Flüssigkeit beginnen: Kommunale Wassersysteme geben dies normalerweise vor duktiles Gussrohr der Klasse 350 oder höher , während Hochdruck-Industriedampf- oder Chemieleitungen häufig Gussstahl oder Edelstahl erfordern, um sowohl Festigkeit als auch Korrosionsbeständigkeit zu gewährleisten. Auch die Bodenbeschaffenheit spielt eine Rolle – Rohre, die durch korrosiven oder stark sauren Boden verlaufen, sollten unabhängig vom Grundmaterial mit einer Polyethylenummantelung oder Schutzauskleidung versehen sein.

Ingenieure, die Rohrgussteile spezifizieren, sollten auch die Zertifizierung des Herstellers nach relevanten Standards bestätigen, da zertifizierte Gussteile von Drittanbietern konsistenten hydrostatischen und chemischen Tests unterzogen werden, die bei selbstzertifizierten Produkten möglicherweise nicht der Fall sind, wodurch das Risiko eines vorzeitigen Ausfalls in kritischen Infrastrukturanwendungen verringert wird.