Was ist Schalenguss? Verfahren, Vorteile und Anwendungen

„Die Hersteller verwenden verschiedene Gussverfahren, um die Metallteile zu formen, darunter Squeeze-Casting, Sandguss, Schleuderguss, Lost Foam-Guss und Schalenguss. Insbesondere werden wir diskutieren Schalenguss Hier" 

Schalenguss, Schalenformen oder Schalenformguss ist der Prozess der Formung von Metall- und Legierungsteilen in einer mit Harzen wie Phenolharz getränkten Sandform. Das zusätzliche Harz bietet eine harte Schale zum Formen von geschmolzenem Metall und verbessert sowohl die Oberflächengüte als auch die Gussgeschwindigkeit.

Obwohl das Schalenformen ähnlich ist Sandguss, Unterschiede gibt es bei der Ausbildung der Außenfläche bzw. der Deckschale. Die schnellere Produktion und der minimale Nachbearbeitungsaufwand machen dieses Verfahren für zahlreiche industrielle Anwendungen interessant.

In diesem Artikel wird erläutert, was Schalenformguss ist, wie der schrittweise Prozess abläuft, welche Vorteile es hat, welche Anwendung es bietet usw. Legen wir los! 

Was ist Schalenformguss?

Erstens, warum wird es Schalenformguss genannt? Der Grund dafür ist, dass die Form einer „Schalenstruktur“ ähnelt, indem das erhitzte Muster in mit Harz getränkten Sand gelegt wird. Das Harz schmilzt und bildet eine harte Schale mit detaillierten Hohlräumen. 

Schalenform und Gussverfahren

Das Schalenformverfahren ist sowohl mit Eisen- als auch mit Nichteisenmetallen mit relativ niedrigen Schmelzpunkten kompatibel, wie etwa Aluminium, Gusseisen, Stahl, Kupfer und Messing. 

„Es handelt sich um ein Präzisionsgussverfahren, bei dem eine dünne, harzgebundene Sandform zur Herstellung komplexer Metallteile verwendet wird.“

Schalenformteile 

Darüber hinaus können mit dem Kokillenguss dünnwandige zylindrische, kubische und komplexe Geometrien hergestellt werden. Sie können damit kleine bis mittelgroße Teile mit engen Toleranzen herstellen. Die Anwendungsgebiete des Kokillengusses reichen von der Automobil- und Luftfahrtindustrie bis hin zu Landwirtschaft und Industriemaschinen.

Probieren Sie Prolean jetzt aus!

Wie funktioniert Schalenguss? Schritt für Schritt

Schritte des Schalenformgussverfahrens

Der Schalenguss unterscheidet sich von herkömmlichen Sandguss- oder anderen Gussverfahren, hauptsächlich aufgrund der Formherstellungsverfahren. Zwei Formhälften werden durch wiederholtes Erhitzen und Kontakt des Musters mit harzgetränktem Sand hergestellt. Dann werden diese Hälften zusammengesetzt, um den Hohlraum zu bilden, gefolgt vom Gießen, Erstarren, Aushärten und Auswerfen des flüssigen Metalls.

Die einzelnen Schritte des Schalenformgussverfahrens sind wie folgt:

• Mustererstellung 

Entwurf eines Schalenformmusters

Das „Muster“ ist eine Nachbildung des Endteils, das Sie formen möchten. Es werden zwei Halbmuster benötigt, die zwei Abschnitte des gewünschten Teils darstellen. Sie können Metall oder Holz bearbeiten, um das Muster herzustellen. Berücksichtigen Sie bei der Größenbestimmung des Musters außerdem auch die Schrumpfung.

• Formenbau 

Schalenformherstellung

Legen Sie das erhitzte (175–370 °C) Modell auf die Oberseite der Schachtel mit dem harzgebundenen Sand und verschließen Sie die Schachtel oben vollständig mit dem Modell. Drehen Sie die Schachtel dann um, wodurch der Harzsand am Modell haftet. Wiederholen Sie diesen Schritt, bis das Modell eine feste Form um sich herum bildet. Sobald beide Formteile fertig sind, fügen Sie sie mit Beruhigungsstiften oder Klebstoff zu einer einzigen Form zusammen. Die Form benötigt außerdem Trägermaterial zur Unterstützung. 

• Gießen des geschmolzenen Metalls in die Form 

Schalenformgussverfahren 

Schmelzen Sie die Rohmetalle im geeigneten Ofen und gießen Sie sie in die vorgewärmte Schalenform. Berücksichtigen Sie auch die Gießtemperatur und den Fluss, um mögliche Defekte zu minimieren. 

• Kühlung und Teileauswurf 

Lassen Sie die Form auf Zimmertemperatur abkühlen. Sie können auch einen Kühlmechanismus anwenden, um den Prozess basierend auf den Eigenschaften des Metalls, das Sie gießen, zu beschleunigen. Sorgen Sie in der Zwischenzeit für eine gleichmäßige Kühlung in allen Querschnitten der Form. 

Nach dem Auswerfen aus der Schalenform 

Sobald die Teile vollständig ausgehärtet sind, entfernen Sie sie aus der Schale. Form mit Auswerferstiften (oder anderer Auswurfmechanismus) ohne Risse oder Beschädigungen.

• Nachbearbeitung und Oberflächenbehandlung 

Führen Sie an den Gussteilen einige kleinere Nachbearbeitungsvorgänge durch, z. B. Entgraten und Schleifen. Tragen Sie bei Bedarf eine geeignete Oberflächenbearbeitung auf, um die Haltbarkeit und das Aussehen zu verbessern. 

Metalle für den Kokillenguss 

Schalenformteil aus Kohlenstoffstahl

​Wie bereits erwähnt, wird der Schalenguss sowohl für Eisen- als auch für Nichteisenmetalle mit relativ niedrigem Schmelzpunkt verwendet, sodass die harte Schale der Schmelztemperatur standhalten kann. Lassen Sie uns kurz auf einige gängige Metalle für den Schalenguss eingehen:

• • Kohlenstoffstahl: Kohlenstoffstähle wie C20, C30 und C45 werden für einige hochfeste Metallteile wie Nockenwellen, Achsen und landwirtschaftliche Maschinen verwendet. 
  • Aluminium:  Aluminiumlegierungen sind wegen ihres geringen Gewichts und ihrer hohen Festigkeit beliebt. Güten wie 356, 413, 304 und 360 werden häufig im Schalenformgussverfahren verwendet. Darüber hinaus weist Aluminium auch eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf, was das Schalenformen erleichtert. 
  • Kupfer und seine Legierungen: Reines Kupfer und Legierungen sind beide für ihre hervorragenden thermischen und elektrischen Eigenschaften bekannt. Ihre Duktilität ist auch beim Schalenguss hilfreich. Sie werden für elektrisches Zubehör und Wärmetauscher verwendet. 

• Legierter Stahl: Legierter Stahl bietet verbesserte Festigkeit, Zähigkeit und Temperaturbeständigkeit. Sie können legierten Stahl wie 42CrMo schalengießen, insbesondere für Strukturkomponenten für verschiedene Branchen.

Probieren Sie Prolean jetzt aus!

Was sind die Vorteile des Schalengusses? 

Glatte Oberfläche des Schalengussteils

Hochwertiges Finish mit minimalem Nachbearbeitungsaufwand und Genauigkeit der Gussteile sind die Hauptvorteile des Schalengussverfahrens gegenüber anderen Arten von Gussteilen. 

Einige der wichtigsten Vorteile sind die folgenden: 

• • Glattes Finish: Die gegossenen Teile erfassen die glatten Details der Hohlräume der Höllenform, was für eine einheitliche und glatte Außenseite sorgt. 

• Genauigkeit: Beim Schalenguss können Toleranzen von bis zu ± 0.005 mm erreicht werden, die höher sind als beim Sandguss und anderen Gussverfahren. 

• Komplexe Teile: Damit können komplexe Metallteile mit präzisen Details hergestellt werden, wie etwa Zylinderköpfe und Kompressorschaufeln. Schalenformen sorgen für einen effizienten Fluss und feine Details mit tiefen und scharfen Hohlräumen.

• • Materialvielfalt: Sie können Eisen, Stahl, Kupfer, Magnesium, Aluminium und andere Metalle und Legierungen verwenden, um die gewünschten Teile zu gießen. Die einzige Voraussetzung ist, dass die Schale den Schmelztemperaturen der Rohmetalle standhält.

• Produktionsgeschwindigkeit: Das Schalenformgussverfahren ist schneller und ermöglicht die schnelle Produktion großer Mengen bei minimalen Ausfallzeiten.

Was sind die Nachteile des Schalengusses?

Trotz einiger Vorteile hat das Schalengießen auch einige Nachteile. Die Berücksichtigung dieser Nachteile hilft dabei, bessere Entscheidungen darüber zu treffen, ob es für Ihre technischen Anforderungen und Budgetbeschränkungen geeignet ist oder nicht.

• Höhere Kosten für Erstinstallation und Formenbau
• Es besteht die Gefahr von Defekten wie Schrumpfung, Porosität und Auswaschungen.
• Der Nachbearbeitungsaufwand erhöht die Produktionskosten pro Teil.
• Es stellt eine Herausforderung für die Automatisierung dar und erfordert mehr Personalressourcen für den Prozess.
• Nicht geeignet für Metalle mit sehr hohen Schmelztemperaturen.

Industrielle Anwendungen des Maskenformgusses 

Die Schalenformteile werden aufgrund ihrer Präzision und Festigkeit in der Automobil-, Luftfahrt-, Elektro- und anderen Branchen eingesetzt. Darüber hinaus eignen sie sich auch gut für die Herstellung von Leichtbauteilen.

 Sehen wir uns in der folgenden Tabelle einige reale Industrieanwendungen an;

Schalenformen vs. Sandguss

Beim Sandguss werden anstelle von harzbeschichtetem Quarzsand oder andere Schleifsande verwendet. Das Replikatmuster wird im gepressten Sand gehalten, um die Kavität zu bilden. Obwohl große Teile kostengünstig hergestellt werden können, sind die Oberflächengüte und Präzision nicht so hoch wie beim Schalenformen oder Schalenformguss.

In der folgenden Tabelle sind die Unterschiede zwischen Schalenformung und Sandguss dargestellt.

Lesen Sie mehr: Druckgussunternehmen

Summieren 

Insgesamt ist der Schalenguss eine ideale Alternative zum Sandguss von Metallteilen, die mehr Präzision und Genauigkeit mit glatten Oberflächen erfordern. Sie können Stahl, Eisen, Aluminium, Kupfer und andere Metalle und Legierungen mit relativ niedrigeren Schmelzpunkten formen.

Die Herstellung einer harten Formschale ist der wichtigste Faktor, um die Vorteile des Schalenformgussverfahrens voll auszuschöpfen. Dafür benötigen Sie das richtige „Muster“ und erfahrene Ingenieure, die damit eine Schalenform herstellen. Bei ProleanTech können wir Ihnen bei der Mustererstellung und den anschließenden Phasen der Gussproduktion helfen. Kontakt aufnehmen, wenn Sie weitere Fragen haben.

Häufig gestellte Fragen

Unterscheidet sich der Kokillenguss vom Sandguss?

Ja, der Schalenguss unterscheidet sich vom Sandguss, insbesondere in der Art und Weise, wie die Form in diesen beiden Verfahren hergestellt wird. Beim Schalenguss handelt es sich um eine feste Schale aus erhitztem, harzbeschichtetem Sand, während beim Sandguss feuchte, mit Ton gebundene Sandformen verwendet werden.

Wann wird das Maskenformgussverfahren angewendet?

Der Schalenformguss eignet sich für Anwendungen, die leichte Komponenten, komplexe Geometrien oder große Produktionsmengen erfordern. 

Was sind Beispiele für Produkte aus Maskenformguss?

Einige typische Schalenformprodukte sind Zylinderköpfe, Kurbelwellen, Turbinenschaufeln, militärische Hardware, Ventilkörper, Formeinsätze usw.

Kann ich jedes Metall oder jede Legierung im Schalengussverfahren herstellen?

Bei den meisten, aber nicht bei allen, hängt die Kompatibilität davon ab, ob der Schmelzpunkt des Rohmaterials im Bereich einer harten Schale liegt oder nicht. Alle gängigen Materialien sind jedoch mit Schalenformung gießbar, darunter Aluminium, Kupfer, Stahl und Gusseisen.