Gegenschwerkraft-Gießverfahrens
Mitte der 70er Jahre von Hitchiner entwickelt, ist das Gegenschwerkraft-Gießverfahren unter dem Kürzel "CLA" bekannt. "CLA" steht für Countergravity Low pressure Air melt. Treibende Kraft für die Entwicklung dieses Gießverfahrens war das Ziel einer höheren Wirtschaftlichkeit. Es gibt jedoch zahlreiche Hinweise dafür, daß dieser Prozeß Teile hervorbringt, die von deutlich höherer Qualität sind als dies mit den besten Schwerkraftgießverfahren der Fall ist.Schema des CLA-Gießverfahrens
Bei dem Hitchiner Gegenschwerkraft-Gießverfahren wird die wachsfreie Gießform in eine Vakuumkammer, mit einem nach unten gerichteten Einfüllrohr („Schnorchel") eingesetzt. Die Kammer wird verschlossen und abgesenkt, bis das Einfüllrohr bis zu einer vordefinierten Länge in die Schmelze eingetaucht ist. Ein Vakuum wird erzeugt, das, bedingt durch die Porosität der Keramik, auch in der Gießform vorliegt, so daß flüssiges Metall in die Form gesaugt wird. Dieser Prozeß sorgt für ein exakt geregeltes, beruhigtes Füllen aller Bereiche der Gußform.
Nach einer kurzen Haltezeit (< 1 Minute), in der die Teile und ein Teil der Angüsse erstarren können, wird das Vakuum aufgehoben. Das Material im Angußkanal fließt zurück in den Schmelzofen. Nur ein kurzer Angußstumpf, der mit einer Abtrennvorrichtung leicht entfernt werden kann, bleibt am Gußteil zurück. 60 bis 94% des Metalleinsatzes gehen bei diesem Verfahren in das Produkt ein, gegenüber 15 bis 50% beim herkömmlichen Schwerkraftgießen, wo ein Großteil des Gußeinsatzgewichtes im Angußkanal und mit den Angüssen verloren geht.
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Gegenüber den im Schwerkraftverfahren gegossenen Teilen, die mechanisch vom Angußkanal abgetrennt werden müssen, muß bei der Auslegung der CLA-Gießtraube kein Raum für den Abtrennvorgang vorgesehen werden. Die Ausbringung der CLA-Gießtraube ist dadurch weit höher. Sie kann abhängig von der Größe und der Beschaffenheit des Gußteils zwei- bis dreimal so hoch sein wie bei herkömmlichen Gießtrauben. Vergleich konventionelle und CLA Gießtraube
Mit dem CLA-Verfahren sind Wandstärken bis zu einer Dicke von 0,3 mm zuverlässig realisierbar. Die Temperaturen der Metallschmelze, die um etwa 100 bis 150 °C niedriger sind als die beim Schwerkraftgießen erforderlichen Temperaturen sowie die hohe Reinheit der Legierung, führen zu feineren Kornstrukturen mit verbesserten Festigkeits- und Bearbeitungseigenschaften.
Da der Angußkanal auf turbulenzfreie Art und Weise mit reinem Metall von unterhalb der Schmelzenoberfläche gefüllt wird, werden Gußteile mit weit weniger Schlacke- und nicht-metallischen Einschlüssen hergestellt. Ein typisches, im Gegenschwerkraft-Gießverfahren hergestelltes Bauteil enthält daher nur 15% der Einschlüsse eines auf herkömmliche Weise vergossenen Metalls gleicher chemischer Zusammensetzung. Bei Bearbeitungsversuchen unter kontrollierten Bedingungen hat sich gezeigt, daß das reinere Metall den Verschleiß der Werkzeuge um 100 bis 500% reduziert. Bei hochpolierten Teilen, wie z.B. Golfschlägerköpfen, treten nach dem Polieren sehr viel weniger Fehler auf. Gegenüberstellung von Schliffbildern eines konventionellen sowie eines CLA Gußteils .
Turbulenzen und Spritzer, die beim herkömmlichen Vergießen des Metalls entstehen (siehe oben) führen zu Makroeinschlüssen im Gußteil. Das Gegenschwerkraft-Gießverfahren (siehe unten) führt bedingt durch kontrollierteren Schmelzfluß und weniger Turbulenzen zu hochwertigeren Gußteilen. (Fotosequenz aus dem Hitchiner Video)
Diese Fakten sind sowohl durch unabhängige Untersuchungen der Steel Founders Society sowie der Universität von Northern Iowa und der Universität von Alabama erst kürzlich in einer Veröffentlichung bestätigt worden.
Das CLA-Verfahren hat sich in den Jahren seit seiner Entwicklung für viele spezielle Anwendungen als geeignet erwiesen. Eine Weiterentwicklung, das CLV-Verfahren (Counter Gravity Low Pressure Vacuum Melt), das in Hitchiners "Gas-Turbinen Division" angewandt wird, nutzt das Gegenschwerkraft-Gießverfahren bei reaktiven Legierungen, die in einer Schutzgasatmosphäre oder im Vakuum gegossen werden müssen. Schema des CLV-Gießverfahrens
Bei diesem Verfahren erfolgt das Erschmelzen der Legierung in der unteren Kammer der Gießmaschine im Vakuum. Die heiße Form wird in eine separate, darüberliegende Kammer eingesetzt und auch dort wird ein Vakuum erzeugt. Beide Kammern werden mit Argon geflutet. Jetzt wird die Verbindungsklappe zwischen beiden Kammern geöffnet und die Schmelze wird angehoben bis die Mündung des Einfüllrohrs der Keramik in das geschmolzene Metall eintaucht. Zusätzlich wird der Druck in der oberen Kammer weiter abgesenkt, um das Metall anzusaugen. Nachdem die Teile und die Angüsse erstarrt sind, wird das Vakuum aufgehoben.
Verschiedene hochmoderne, computergestützte Gegenschwerkraft-Gießmaschinen sind bei Hitchiner im Einsatz. Dazu gehört u.a. auch ein Mehrstationen-Gießkarusell, für das sogenannte sandunterstützte CLA-Verfahren (SSCLA) sowie eine Universalgießmaschine, (siehe Abbildung auf dieser Seite oben ), zum Gießen großer Teile unter Zuhilfenahme des Gegenschwerkraft-Gießverfahrens.
Diese neue Generation von Gießmaschinen erhöht den Produktionsdurchsatz und die Verfahrenseffizienz erheblich und führt zu einer bislang unerreichbaren Qualität der Gußteile. Mehrstationen-Gießkarusell (SSCLA)
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(QuickTime - Film 1.3 MB / 30 sec. / 320 x 240) |
Erhältlich in pdf: Veröffentlichung der Universität von Alabama
vom Frühjahr 1995 (MCTC.pdf), die über die Vorteile des
Gegenschwerkraft-Gießverfahrens berichtet. Um dieses Dokument zu lesen
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- MCTC.pdf Erhältlich in pdf: Veröffentlichung der Universität von Alabama vom Frühjahr 1995 - (English, 16k)
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Letzte Aktualisierung am 1. Dezember 1998.
