Casting Design

- Feb 18, 2020-

Es gibt eine Reihe von Anforderungen, die erfüllt sein müssen, bevor die Konstruktion eines Gussteils als vollständig zufriedenstellend angesehen werden kann. In mancher Hinsicht ist die Konstruktion eines Gussteils für Grauguss etwas einfacher als für jedes andere Gießereimetall, da die Erstarrungsschrumpfung minimal ist und für die weicheren Qualitäten insgesamt fehlt. Mit wenigen Ausnahmen muss dem Problem der Zufuhr von Metall zu schwereren Abschnitten wenig Aufmerksamkeit geschenkt werden. Die Schrumpfung der Musterhersteller ist ebenfalls gering. Die geringen Schrumpfeigenschaften tragen zur Freiheit von heißen Rissen bei, die bei einigen anderen Gießereimetallen auftreten. Diese Faktoren bieten dem Ingenieur mehr Gestaltungsfreiheit.

Obwohl ein Gussteil so konstruiert sein muss, dass es den auf ihn ausgeübten Belastungen standhält, gibt es viele Fälle, in denen die Durchbiegung unter Last von größter Bedeutung ist, um eine ordnungsgemäße Ausrichtung der Komponenten unter Last sicherzustellen. Es gibt eine Reihe von Handbüchern, die Informationen enthalten, die für den Konstrukteur hilfreich sind [17-19]. Das Aussehen vieler Gussteile lässt jedoch darauf schließen, dass der Designer übermäßig von den Eigenschaften flacher Platten und anderer geschmiedeter Formen beeinflusst wurde. Es scheint, dass er nicht in der Lage oder nicht in der Lage ist, sich verjüngende Abschnitte, Filets mit langem Radius und Abschnitte mit variabler Dicke zu verwenden, die leicht in einem Gussstück erhalten werden können. Anstelle eines sauberen Designs ist das Gussteil ein Konglomerat aus Platten, Rippen, Vorsprüngen und kleinen Radien. Aufgrund der geringen Dehnungswerte für Grauguss ist die Verwendung von SR-4-Dehnungsmessstreifen die einzige zufriedenstellende Methode zur Bestimmung der Spannungsniveaus in einem Guss unter Last. Ohne eine ordnungsgemäße Spannungsanalyse besteht die erste Tendenz darin, den Abschnitt, in dem ein Versagen aufgetreten ist, zu „verstärken“. Grotto [20] hat gezeigt, dass ein solcher Ansatz nicht zum besten Design führt und den Zustand häufig verschlechtert.

Die Formmethode muss festgelegt werden, bevor eine endgültige Gusskonstruktion erreicht werden kann. Wenn das Gussteil interne Kerne hat, müssen diese über Mittel zur Unterstützung verfügen, und diese müssen in der Konstruktion vorgesehen sein. Bei der Verwendung von Formverfahren, die eine bessere Kontrolle über die Maßgenauigkeit ermöglichen, ist es häufig möglich, die Querschnittsdicke zu verringern. Wenn die Querschnittsdicke verringert und die Abkühlgeschwindigkeit entsprechend beschleunigt wird, nimmt die Festigkeit pro Einheit der Querschnittsfläche zu. Im Allgemeinen führt eine Verringerung des Gussabschnitts um 50 Prozent zu einer Verringerung der Querschnittsfestigkeit um etwas weniger als 40 Prozent. Wenn die Gussteile komplexe Kernbaugruppen aufweisen, wie sie in Zylinderköpfen von Dieselmotoren zu finden sind, müssen Vorkehrungen getroffen werden, um den Sand aus den Kernkanälen zu entfernen und eine Inspektion zu ermöglichen.

Mit zunehmendem Trend zu höheren Bearbeitungsgeschwindigkeiten und Zerspanungsraten muss überlegt werden, wie der Guss während des Bearbeitungsvorgangs gehalten wird, damit hohe Spanndrücke das Teil nicht verzerren. Darüber hinaus sollte das Design leicht zu wartende Ortungspunkte enthalten. Ein Ingate sollte nicht an einem Ortungspunkt platziert werden, da beim Schleifen der Verbindung im Endbearbeitungsvorgang eine gewisse Variation in der Menge des entfernten Metalls zu erwarten ist.

Die mechanischen Eigenschaften von Grauguss hängen von der Abkühlgeschwindigkeit ab. Es ist etwas Vorsicht geboten, um extreme Bereiche in der Schnittdicke zu vermeiden. Andernfalls finden sich harte Kanten an den Enden der dünnen Abschnitte und eine zu geringe Härte in den schweren Abschnitten. Es kann wünschenswert sein, die Dicke der leichtesten Abschnitte zu erhöhen, um diesen Zustand zu vermeiden. Manchmal kann eine Perle entlang der Außenkanten eines Flansches hilfreich sein. Wenn der Guss in einer Anwendung verwendet werden soll, in der Vibrationen ein Problem darstellen, muss die Dämpfungskapazität des Gusses berücksichtigt werden. Obwohl Grauguss ein ziemlich hohes Dämpfungsvermögen aufweist, sollte auch das Gussdesign zur Vermeidung von Resonanz in Betracht gezogen werden. Kleine Anhänge an Gussteilen sollten vermieden oder verstärkt werden, um unnötigen Bruch bei der Handhabung, Endbearbeitung und beim Strahlen zu vermeiden. Obwohl das Thema Gussdesign in den letzten 10 Jahren viel Beachtung gefunden hat, muss auf dem Gebiet des Graugussdesigns noch viel mehr getan werden.