Feinguss-Gießerei |Sandguss

Gussteile aus Edelstahl, Grauguss, Gusseisen mit Kugelgraphit

Gießen von NE-Metallen

Eisenmetalle werden in großem Umfang in der Maschinenbauindustrie aufgrund ihrer Überlegenheit, ihrer Bandbreite an mechanischen Eigenschaften und niedrigeren Kosten verwendet.Dennoch werden Nichteisenmetalle trotz ihrer im Allgemeinen hohen Kosten aufgrund ihrer spezifischen Eigenschaften im Vergleich zu Eisenlegierungen in verschiedenen Anwendungen eingesetzt.Gewünschte mechanische Eigenschaften können bei diesen Legierungen durch Kaltverfestigung, Aushärtung usw. erhalten werden, jedoch nicht durch normale Wärmebehandlungsverfahren, die für Eisenlegierungen verwendet werden.Einige der wichtigsten Nichteisenmaterialien von Interesse sind Aluminium, Kupfer, Zink und Magnesium

1. Aluminium

Von allen Nichteisenlegierungen sind Aluminium und seine Legierungen aufgrund ihrer hervorragenden Eigenschaften die wichtigsten.Einige der Eigenschaften von reinem Aluminium, für die es in der Maschinenbauindustrie verwendet wird, sind:

  • 1) Ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit (0,53 cal/cm/C)
  • 2) Ausgezeichnete elektrische Leitfähigkeit (376 600/Ohm/cm)
  • 3) Geringe Massendichte (2,7 g/cm)
  • 4) Niedriger Schmelzpunkt (658C)
  • 5) Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
  • 6) Es ist ungiftig.
  • 7) Es hat eines der höchsten Reflexionsvermögen (85 bis 95 %) und ein sehr niedriges Emissionsvermögen (4 bis 5 %).
  • 8) Es ist sehr weich und dehnbar, wodurch es sehr gute Verarbeitungseigenschaften hat.

Einige der Anwendungen, bei denen reines Aluminium im Allgemeinen verwendet wird, sind elektrische Leiter, Kühlerlamellenmaterialien, Klimaanlagen, optische und Lichtreflektoren sowie Folien- und Verpackungsmaterialien.

Trotz der oben genannten nützlichen Anwendungen wird reines Aluminium wegen der folgenden Probleme nicht weit verbreitet:

  • 1) Es hat eine geringe Zugfestigkeit (65 MPa) und Härte (20 BHN)
  • 2. Es ist sehr schwierig zu schweißen oder zu löten.

Die mechanischen Eigenschaften von Aluminium lassen sich durch Legieren wesentlich verbessern.Die hauptsächlich verwendeten Legierungselemente sind Kupfer, Mangan, Silizium, Nickel und Zink.

Aluminium und Kupfer bilden die chemische Verbindung CuAl2.Ab einer Temperatur von 548 C löst es sich vollständig in flüssigem Aluminium auf.Beim Abschrecken und Warmauslagern (längeres Halten bei 100 - 150°C) erhält man eine gehärtete Legierung.Das nicht gealterte CuAl2 hat keine Zeit, aus der festen Lösung von Aluminium und Kupfer auszufallen und befindet sich somit in einer instabilen Position (bei Raumtemperatur übersättigt).Der Alterungsprozess scheidet sehr feine CuAl2-Partikel aus, die die Verfestigung der Legierung bewirken.Dieser Vorgang wird Lösungshärtung genannt.

Als weitere Legierungselemente werden bis zu 7 % Magnesium, bis zu 1,5 % Mangan, bis zu 13 % Silizium, bis zu 2 % Nickel, bis zu 5 % Zink und bis zu 1,5 % Eisen verwendet.Daneben können auch Titan, Chrom und Niob in geringen Prozentsätzen zugesetzt werden.Die Zusammensetzung einiger typischer Aluminiumlegierungen, die beim Dauerformen und Druckgießen verwendet werden, ist in Tabelle 2.10 mit ihren Anwendungen angegeben.Die erwarteten mechanischen Eigenschaften dieser Werkstoffe nach dem Gießen in Kokillen oder Druckguss sind in Tabelle 2.1 aufgeführt

2. Kupfer

Ähnlich wie Aluminium findet auch reines Kupfer aufgrund seiner folgenden Eigenschaften breite Anwendung

  • 1) Die elektrische Leitfähigkeit von reinem Kupfer ist hoch (5,8 x 105 /Ohm/cm) in seiner reinsten Form.Jede kleine Verunreinigung senkt die Leitfähigkeit drastisch.Beispielsweise reduzieren 0,1 % Phosphor die Leitfähigkeit um 40 %.
  • 2) Es hat eine sehr hohe Wärmeleitfähigkeit (0,92 cal/cm/C)
  • 3) Es ist ein Schwermetall (spezifisches Gewicht 8,93)
  • 4) Es kann leicht durch Hartlöten miteinander verbunden werden
  • 5) Es widersteht Korrosion,
  • 6) Es hat eine angenehme Farbe.

Reines Kupfer wird bei der Herstellung von Elektrokabeln, Stromschienen, Übertragungskabeln, Kühlschläuchen und Rohrleitungen verwendet.

Die mechanischen Eigenschaften von Kupfer im reinsten Zustand sind nicht sehr gut.Es ist weich und relativ schwach.Es kann gewinnbringend legiert werden, um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern.Als Legierungselemente werden hauptsächlich Zink, Zinn, Blei und Phosphor verwendet.

Die Legierungen aus Kupfer und Zink werden als Messing bezeichnet.Bei einem Zinkgehalt bis zu 39 % bildet Kupfer eine einphasige (α-Phase) Struktur.Solche Legierungen haben eine hohe Duktilität.Die Farbe der Legierung bleibt bis zu einem Zinkgehalt von 20 % rot, darüber hinaus wird sie gelb.Eine zweite Strukturkomponente namens β-Phase erscheint zwischen 39 und 46 % Zink.Tatsächlich ist es die intermetallische Verbindung CuZn, die für die erhöhte Härte verantwortlich ist.Die Festigkeit von Messing wird weiter erhöht, wenn geringe Mengen an Mangan und Nickel hinzugefügt werden.

Die Legierungen von Kupfer mit Zinn werden Bronzen genannt.Die Härte und Festigkeit von Bronze nehmen mit steigendem Zinngehalt zu.Auch die Duktilität wird mit der Erhöhung des Zinnanteils über 5 reduziert. Bei zusätzlicher Zugabe von Aluminium (4 bis 11 %) wird die resultierende Legierung als Aluminiumbronze bezeichnet, die eine erheblich höhere Korrosionsbeständigkeit aufweist.Bronzen sind aufgrund des Vorhandenseins von Zinn, einem teuren Metall, vergleichsweise teuer im Vergleich zu Messing.

3. Andere Nichteisenmetalle

Zink

Zink wird hauptsächlich wegen seiner niedrigen Schmelztemperatur (419,4 C) und seiner höheren Korrosionsbeständigkeit, die mit der Reinheit von Zink zunimmt, in der Technik verwendet.Die Korrosionsbeständigkeit wird durch die Bildung einer schützenden Oxidschicht auf der Oberfläche bewirkt.Hauptanwendungen von Zink sind die Verzinkung zum Schutz von Stahl vor Korrosion, die Druckindustrie und der Druckguss.

Die Nachteile von Zink sind die starke Anisotropie unter Verformungsbedingungen, mangelnde Dimensionsstabilität unter Alterungsbedingungen, eine Verringerung der Schlagzähigkeit bei niedrigeren Temperaturen und die Anfälligkeit für interkristalline Korrosion.Es kann nicht für den Betrieb über einer Temperatur von 95 °C verwendet werden, da es zu einer erheblichen Verringerung der Zugfestigkeit und Härte führt.

Seine weit verbreitete Verwendung in Druckgussteilen liegt darin begründet, dass es einen geringeren Druck erfordert, was im Vergleich zu anderen Druckgusslegierungen zu einer höheren Lebensdauer der Form führt.Außerdem weist es eine sehr gute maschinelle Bearbeitbarkeit auf.Die durch Zinkdruckguss erzielte Oberfläche ist oft ausreichend, um eine weitere Bearbeitung zu gewährleisten, mit Ausnahme der Entfernung des in der Trennebene vorhandenen Grats.

Magnesium

Aufgrund ihres geringen Gewichts und ihrer guten mechanischen Festigkeit werden Magnesiumlegierungen bei sehr hohen Geschwindigkeiten verwendet.Magnesiumlegierungen benötigen bei gleicher Steifigkeit nur 37,2 % des Gewichts von C25-Stahl und sparen somit Gewicht.Die beiden hauptsächlich verwendeten Legierungselemente sind Aluminium und Zink.Magnesiumlegierungen können im Sandguss, Kokillenguss oder Druckguss gegossen werden.Die Eigenschaften von Sandgussbauteilen aus Magnesiumlegierung sind vergleichbar mit denen der Kokillenguss- oder Druckgussbauteile.Die Druckgusslegierungen weisen im Allgemeinen einen hohen Kupfergehalt auf, damit sie zur Kostenreduzierung aus Sekundärmetallen hergestellt werden können.Sie werden zur Herstellung von Autorädern, Kurbelgehäusen usw. verwendet. Je höher der Gehalt, desto höher die mechanische Festigkeit von Magnesium-Knetlegierungen wie gewalzten und geschmiedeten Komponenten.Magnesiumlegierungen können mit den meisten herkömmlichen Schweißverfahren problemlos geschweißt werden.Eine sehr nützliche Eigenschaft von Magnesiumlegierungen ist ihre gute Bearbeitbarkeit.Im Vergleich zu kohlenstoffarmem Stahl benötigen sie für die Bearbeitung nur etwa 15 % der Energie.

 

 


Postzeit: 18. Dezember 2020