Stahlguss

In der etablierten Sichtweise der Metallurgie wird die Herstellung kundenspezifischer Stahlteile fast immer als einfache und vollständige Technologie angesehen. Weitere Informationen zum Stahlguss finden Sie in der aktuellen GOST 977-88 für Stahlguss. Tatsächlich handelt es sich um zwei Prozesse, die zeitlich und örtlich getrennt werden können. Die Herstellung von Stahlteilen erfordert enorme Produktionskapazitäten, wenn für die Arbeit eisenhaltiges Erzmaterial verwendet wird. Basierend auf den Arbeitsergebnissen produziert ein solcher metallurgischer Komplex sowohl Fertigprodukte als auch Stahlrohlinge zur Weiterverarbeitung.

Stahlguss kann innerhalb der Stadtgrenzen in einem Kleinbetrieb durchgeführt werden. Der Hauptunterschied besteht darin, dass sie für ihre Arbeit nur Stahl- und Gussschrott kaufen. In kleinen Produktionsanlagen ist es möglich, Stahl der erforderlichen Güteklasse herzustellen und bereits auf solchen Kleinanlagen werden Produkte für einen bestimmten Kunden gegossen.

Grundkonzepte des Stahlgusses

In einer schematischen Darstellung wird der Stahlguss durch das Befüllen einer Form mit flüssigem Metall dargestellt. Aber das ist eine gängige Sichtweise. Damit das fertige Produkt die von den Ingenieuren festgelegten Leistungsmerkmale erreicht, ist es tatsächlich notwendig:

Erstellen Sie eine Form gemäß der vorhandenen Zeichnung.
Schmelzen Sie das Metall und reinigen Sie es von schädlichen Verunreinigungen (Schwefel, Phosphor usw.).
Fügen Sie der Schmelze die erforderlichen Legierungselemente hinzu.
Gießen Sie flüssigen Stahl unter Beachtung der richtigen Kühlbedingungen in Formen.

Jeder der Punkte sollte als separater Zweig des Produktionszyklus mit eigenen Technologien und Methoden betrachtet werden.

Herstellung einer Gussform

Die fortschrittlichsten Stahlgusstechnologien verwenden Formen mit vergasten Mustern. Die Besonderheit dieser Technik besteht darin, dass das Modell des Gussteils aus feinkörnigem, gasgefülltem Polystyrol besteht. Es wird mit einem Antihaftkomposit behandelt, in einen Kolben gegeben und vorsichtig mit kalibriertem Sand gefüllt.

In diesem Fall verändern sich die Sandanteile nach der bewährten Methode. Zuerst werden die kleinsten Sandkörner verwendet, sie umhüllen das Modell am dichtesten, dann nimmt das Kaliber des Sandes zu.

Alle Vorgänge werden auf einem Rütteltisch durchgeführt, um eine 100-prozentige Füllung der Hohlräume zu gewährleisten.

In der Gießerei werden die Kolben mit Kunststofffolie abgedeckt und eine Vakuumabsaugung angeschlossen. In verdünnter Atmosphäre verkleben Sandkörner und die Gussform erhält technologische Dichte.

Polystyrol verbrennt vollständig unter Zersetzung zu Monomer bei einer Temperatur von 320 °C. Geschmolzener Stahl hat eine Temperatur von ≈ 1500˚C. Somit ersetzt flüssiges Metall Polystyrol und bildet ein Produkt, das der Form des Modells möglichst genau entspricht.

Metall schmelzen und reinigen

Für die Organisation von Stahlguss im kleinen Maßstab verfügt ein Induktionsschmelzofen über ideale Eigenschaften. Darin erfolgt das Erhitzen und Schmelzen von Metall durch Foucault-Ströme. Ein Induktionsofen hat folgende Vorteile:

Im elektromagnetischen Feld erwärmt sich das Metall selbst und nicht der Ofenkörper;
Die Erwärmung erfolgt im gesamten Volumen, was das Schmelzen beschleunigt;
Es besteht die Möglichkeit, den Prozess auf engstem Raum durchzuführen und bei jedem Druck eine beliebige Zusammensetzung von Gasen über der Schmelze zu bilden.
Es entstehen weder Rauch noch schädliche Emissionen in die Atmosphäre.

Bei der Herstellung von Stahl geht es vor allem darum, Eisen von drei Elementen zu reinigen: Schwefel, Phosphor und Kohlenstoff. Darüber hinaus ist es der Kohlenstoffgehalt in einer Menge von 0,02 % bis 2,14 %, der Stahl von Gusseisen trennt, dessen Kohlenstoffgehalt den oberen Grenzwert überschreitet.

Um schädliche Verunreinigungen zu entfernen, können verschiedene Techniken eingesetzt werden, beispielsweise das Anblasen mit Sauerstoff oder die Zugabe von schlackenbildenden Komponenten.

Es besteht eine strenge Abhängigkeit der Phasenzustände der Eisen-Kohlenstoff-Legierung, die mit der Temperatur und der chemischen Zusammensetzung des flüssigen Metalls variiert. Die sorgfältige Einhaltung der auf diesem Muster basierenden technologischen Vorschriften ermöglicht es uns, Stahl mit den erforderlichen Eigenschaften zu erhalten.

Einführung von Legierungselementen

Damit der Stahl die gewünschten Gebrauchseigenschaften erhält, werden Legierungszusätze zugesetzt. Dabei kommen mehr als 20 verschiedene Elemente zum Einsatz. Am häufigsten werden der Schmelze Nickel und Chrom zugesetzt, etwas seltener Titan und Beryllium; bei Sonderbestellungen werden der Schmelze Zirkonium und Seltenerdmetalle zugesetzt.

Dabei werden die Eigenschaften des Endprodukts nicht nur durch den prozentualen Gehalt des einen oder anderen Elements beeinflusst, sondern auch durch den Zeitpunkt der Zugabe sowie deren Verhältnis zueinander.

Bei der Kennzeichnung von Stahl sind die Buchstaben für das in der Zusammensetzung enthaltene Element und die Zahlen für dessen ungefähren Inhalt verantwortlich. Wenn der Ligand in einem Volumen von weniger als 1 % vorhanden ist, werden die Zahlen nicht addiert.

A – Stickstoff
D – Kupfer
P – Phosphor
F – Vanadium
B – Niob
K – Kobalt
R – Bor
X – Chrom
B – Wolfram
M – Molybdän
C – Silizium
C – Zirkonium
G – Mangan
N – Nickel
T – Titan
Yu – Aluminium
Stahl in Formen gießen und abkühlen lassen

Auch dieser Vorgang ist recht kompliziert, da das in Formen gegossene Metall folgende Abstufungen aufweist:

Kochen;
Halb ruhig;
Ruhig.

Diese Schmelzkategorien wurden nicht aufgrund der Temperatur, sondern aufgrund des Desoxidationsgrads definiert. Wenn flüssiger Stahl bereits in der Form desoxidiert, bei