Einguss

Herstellung Formen und Kerne
Erster Teil des Eingusssystems für das Gießen mit Schwerkraft, welcher aus einem Eingusstümpel oder Eingusstrichter und einem Eingusskanal besteht.

Im Eingusstümpel wird das Metall aus der Pfanne übernommen. Es gibt je nach Gießverfahren unterschiedliche geometrische Ausführungsformen: als Trichter kegelförmig insbesondere für Kokillenguss oder sowohl in Trichterform wie auch als Tümpel in Form einer Mulde (Bild 1a und b) für Sandformguss.

Ein Eingusstümpel hat beim Sandformverfahren, insbesondere für Großguss den Vorteil, dass Einguss- und Ablaufstelle voneinander getrennt liegen. Das bedeutet, das Metall kommt beim Eingießen schneller zur Ruhe und Schlacketeilchen, Schaum und Luft werden vom Sog des Eingusskanals nicht mit in die Form beziehungsweise die Anschnitte gerissen, vorausgesetzt er ist ausreichend groß und tief bemessen und kann bei der jeweiligen Gießleistung der Pfanne bequem vollgehalten werden. Im Großgussbereich werden aufsetzbare Eingusskasten mit speziell für die Metallmengen ausgelegten Tümpelgrößen eingesetzt. Der Ablauf zum Gießtrichter wird dann meist mit einem Stopfen verschlossen und erst dann geöffnet, wenn der Tümpel gefüllt ist (Bild 1c). Der Übergang vom Tümpelboden in den Gießtrichter ist gut abzurunden, weil sonst die Strömung abreißen kann und unruhig wird. Der Einbau einer sogenannten Schlackenscheidewand (Bild 1d) ist eine weitere Möglichkeit, Verunreinigungen im Einguss zurückzuhalten.

Der Eingusskanal führt das flüssige Metall meist senkrecht nach unten und kann einen kreisrunden oder viereckigen Querschnitt haben (Bild 3). Bei Kokillenformen mit senkrechter Formteilung ist der Querschnitt des Eingusstrichters häufig ein Sechseck, gebildet aus zwei gegeneinander liegenden Kanalhälften mit Trapezquerschnitt.

Theoretisch, also ohne Reibung oder Gegendruck, würde die Strömungsgeschwindigkeit des unter der Wirkung der Schwerkraft in einem senkrechten Eingusskanal abfließenden Metalls die in Bild  2 angegebenen Werte erreichen.

Wenn auch die Gießgeschwindigkeit (Massenstrom) in erster Linie von der Strömungsgeschwindigkeit und den Strömungsquerschnitten abhängt, so wirken auf das Eingusssystem insbesondere die Reibungsverluste, die mit zunehmendem Strömungsquerschnitt größer werden sowie der metallostatische Gegendruck im Formhohlraum, der mit steigender Metallspiegelhöhe in der Form progressiv zunimmt und so die effektive Gießhöhe des Eingusses vermindert.

Der senkrecht nach unten führende Eingusskanal wird zweckmäßigerweise konisch gestaltet, nicht nur aus formtechnischen Gründen, sondern weil sich der fallende Metallstrahl mit zunehmender Fallgeschwindigkeit einschnürt. In einem genau zylindrisch ausgeführten Eingusskanal würde wegen der Querschnittseinschnürung des Metallstrahles Luft angesaugt werden und folglich Turbulenz und Schaumbildung entstehen.

Das flüssige Metall erreicht am unteren Ende des Eingusskanals, dem engsten Querschnitt, eine beträchtliche Geschwindigkeit. Durch die 90°-Umlenkung vom Eingusskanalende in den Lauf, dessen Querschnitt normalerweise größer als der kleinste Eingussquerschnitt bemessen wird, erfolgt eine deutliche Verringerung der Strömungsgeschwindigkeit, die Strömung wird gebremst.

Beim Sandformguss ist hier die Gefahr besonders groß, dass turbulente Strömungen entstehen, die Ursache dafür sein können, dass aus der Form Teilchen ausgespült und Gießgase mitgerissen werden.

Im Kokillenguss wird die fallende Gießweise insbesondere für dünnwandige Teile und Gießmetalle mit schlechtem Formfüllungsvermögen angewendet. Durch die Anwendung des Kippgießverfahrens in Kombination mit geeigneten anschnitttechnischen Maßnahmen wird versucht, bei diesen Teilen die sich bildenden Turbulenzen zu mindern.

Um beim Druckguss in der Gießkammer eine sanfte Umlenkung des Metallstromes bei der 90° Richtungsänderung zu erzielen und ein Zerstäuben oder Verwirbeln des Metalls zu vermeiden, wird ein Eingussverteiler vorgesehen. Eingebaut in die bewegliche Formplatte erleichtert er es, den Metallstrom aus der Gießkammer in die Eingussbohrung und von dort in die Läufe und den Formhohlraum zu transportieren. Die Eingießbuchse wird in der festen Formplatte zum Anschluss an die Gießkammer angeordnet. Beide Bauteile sind thermisch und mechanisch hochbeansprucht und sind dementsprechend als Wechselteile konzipiert.

Bild 1: Ausbildung des Eingusses© GIESSEREI LEXIKON
Bild 2: Theoretische Strömungsgeschwindigkeit im Eingusskanal (nach Nielsen),© GIESSEREI LEXIKON
Bild 3: Eingusskanal mit rundem und quadratischen Querschnitt© GIESSEREI LEXIKON

Taschenbuch der Gießerei-Praxis

Jährlich aktualisierte Ausgabe des Nachschlagewerks für das Gießereiwesen.