Feinguss und Schleuderguss
In der modernen Fertigung ist der Gießprozess das entscheidende Glied, um flüssiges Metall in feste Teile mit bestimmten Formen und Eigenschaften umzuwandeln. Als zwei wichtige Spezialgussverfahren spielen Feinguss und Schleuderguss mit ihren einzigartigen Verfahrensprinzipien, Anwendungsbereichen und Gusseigenschaften jeweils eine unersetzliche Rolle in unterschiedlichen Bereichen. Ein tiefgreifendes Verständnis der Unterschiede zwischen den beiden Verfahren ist entscheidend für die Optimierung des Produktdesigns, die Verbesserung der Produktionseffizienz, die Senkung der Kosten und die Sicherstellung der Produktqualität.
Vergleich der Schimmelpilzarten
1 Die Welt der Formen im Feinguss
In Feinguss, Die Auswahl und Herstellung von Formen wirkt sich direkt auf die Qualität und Produktionseffizienz von Wachsformen aus. In der Regel gibt es zwei Arten von Formen für die Herstellung von Wachsformen: Für die Kleinserienfertigung oder Gussteile mit extrem komplexen Formen werden häufig handgeschnitzte Wachsformen verwendet. In diesem Fall sind keine teuren Formen erforderlich, und erfahrene Handwerker müssen nur mit hervorragenden Fähigkeiten arbeiten. Diese Methode ist jedoch ineffizient und erfordert extrem hohe Fähigkeiten der Arbeiter. In der Massenproduktion werden Metallformen wie Aluminium- oder Stahlformen verwendet. Diese Metallformen zeichnen sich durch hohe Präzision und gute Verschleißfestigkeit aus, wodurch die Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität der Wachsformen gewährleistet werden kann. Die Entwicklungskosten für Metallformen sind jedoch hoch. Die Produktionskosten für einen Satz Formen können zwischen mehreren Zehntausend und mehreren Hunderttausend Yuan liegen, und für die Herstellung sind professionelle Verarbeitungsanlagen und Techniker erforderlich. Darüber hinaus ist auch die Lebensdauer der Form ein wichtiger Faktor. Die Lebensdauer von Formen aus Aluminiumlegierungen liegt in der Regel bei etwa 500 bis 1000 Stück, während Stahlformen mehrere Zehntausend Stück erreichen können, aber auch sie müssen nach längerem Gebrauch gewartet und repariert werden, um ihre Genauigkeit und Leistungsfähigkeit zu gewährleisten.
2 Das Geheimnis der Schleudergussformen
Die Formen für das Schleudergussverfahren müssen über eine ausreichende Festigkeit und Steifigkeit verfügen, um der enormen Zentrifugalkraft standzuhalten, die bei der Hochgeschwindigkeitsrotation entsteht. Zu den gängigen Formmaterialien gehören Gusseisen, Stahl oder hitzebeständige Legierungen. Für die Herstellung von Standard-Rotationsgussteilen wie Rohren und Zylindern werden meist Metallformen verwendet. Diese Form hat eine gute Wärmeleitfähigkeit und kann das geschmolzene Metall schnell abkühlen und verfestigen, wodurch die Produktionseffizienz und die Oberflächenqualität des Gussteils verbessert werden. Die Herstellung von Metallformen ist jedoch komplex und kostspielig. Darüber hinaus wird die Form während des Gießprozesses durch wiederholtes Spülen mit heißem geschmolzenem Metall und die Einwirkung der Zentrifugalkraft stark abgenutzt und muss regelmäßig gewartet und ausgetauscht werden. In einigen Sonderfällen, wie z. B. bei der Herstellung großer oder komplex geformter Gussteile, werden auch Sandformen in Verbindung mit Zentrifugalverfahren verwendet. Sandformen haben den Vorteil, dass sie kostengünstig und flexibel in der Herstellung sind, aber aufgrund ihrer relativ geringen Festigkeit und Wärmeleitfähigkeit können sie die Maßgenauigkeit und Oberflächenqualität der Gussteile beeinträchtigen, und die Produktionseffizienz ist relativ gering.
Vergleich von Kosten und Effizienz
1 Feinguss: Kostenaspekte hinter hoher Präzision
1.1 Formkosten
Die Formkosten von Feinguss zeigt große Unterschiede bei unterschiedlichen Produktionsmengen. Bei der Einzelstück- oder Kleinserienfertigung sind die Formkosten aufgrund der Verwendung von handgeschnitzten Wachsformen oder einfachen Formherstellungsverfahren relativ gering, aber diese Methode hat eine extrem geringe Produktionseffizienz und kann den Anforderungen der Großserienfertigung nur schwer gerecht werden. Bei der Großserienfertigung sind Metallformen erforderlich, um die Genauigkeit und Produktionseffizienz der Wachsform zu gewährleisten. Die Entwicklungskosten für Metallformen sind hoch, und ein Satz komplexer Metallformen kann eine Investition von Zehntausenden bis Hunderttausenden von Yuan erfordern, was das Unternehmen in der Anfangsphase finanziell stark belastet. Mit steigender Produktionsmenge können die Formkosten jedoch auf mehr Produkte verteilt werden, sodass die Formkosten pro Einheit allmählich sinken.
1.2 Produktionszyklus
Der Produktionszyklus von Feinguss ist relativ lang. Der gesamte Prozess umfasst die Herstellung des Wachsmodells, die Vorbereitung der Schale, das Entwachsen, das Brennen, das Gießen, die Sandreinigung und die Nachbearbeitung. Dabei ist der Prozess der Schalenvorbereitung relativ aufwendig, da mehrere Schichten feuerfester Materialien aufgetragen werden müssen und eine lange Trocknungszeit erforderlich ist. Die Trocknungszeit für jede Schicht beträgt in der Regel zwischen 12 und 24 Stunden, und der gesamte Produktionszyklus für die Schale kann bis zu 5–7 Tage dauern. Darüber hinaus erfordern auch die Entwachsung und das Brennen eine strenge Kontrolle von Temperatur und Zeit, um die Qualität der Schale und die Genauigkeit des Gusses zu gewährleisten. Der lange Produktionszyklus erhöht nicht nur die Produktionskosten, sondern beeinträchtigt auch die Kapitalumschlaggeschwindigkeit und die Reaktionsfähigkeit des Unternehmens auf den Markt.
1.3 Materialverbrauch und Arbeitskosten
Feinguss leistet Was die Materialausnutzung angeht, so gibt es beim Sandguss keinen Verlust an Sandformen, und die Schale kann während des Füllvorgangs vollständig mit geschmolzenem Metall gefüllt werden, sodass die Metallausbeute in der Regel 85%-95% erreicht. Allerdings machen die Arbeitskosten einen hohen Anteil der Investitionen aus, da der Prozess hohe Qualifikationen der Mitarbeiter in Schlüsselprozessen wie der Wachsformmontage und der Schalenbeschichtung erfordert und qualifizierte technische Mitarbeiter für die Bedienung benötigt werden. Die Ausbildungs- und Gehaltskosten für diese Mitarbeiter sind relativ hoch, sodass die Arbeitskosten 30% – 40% der Gesamtkosten ausmachen.
1.4 Umfassende Kosten
Bei kleinen oder komplexen Teilen sind die Stückkosten für Feinguss relativ hoch. Dies ist auf den kombinierten Einfluss von Faktoren wie der Komplexität des Verfahrens, den Formkosten und den Arbeitskosten zurückzuführen, wodurch die Kosten für Feinguss zwei- bis dreimal so hoch sind wie die für Sandguss. Bei der Massenproduktion und extrem hohen Anforderungen an Produktpräzision und -qualität können die Kosten für Feinguss jedoch durch Prozessoptimierung, Verbesserung der Produktionseffizienz und Reduzierung der Ausschussquote effektiv kontrolliert werden. Da dadurch auch nachfolgende Verarbeitungsschritte reduziert werden können, sinken die Gesamtkosten des Produkts insgesamt.
2 Schleuderguss: Kostenvorteil durch effiziente Produktion
2.1 Formkosten
Die einmaligen Investitionskosten für Metallformen für das Schleudergussverfahren sind relativ hoch, insbesondere bei großen Formen, deren Herstellungsprozess komplex ist und die Verwendung hochwertiger Materialien und fortschrittlicher Verarbeitungsanlagen erfordert, sodass die Formkosten relativ hoch sind. Da das Schleudergussverfahren jedoch hauptsächlich für die Massenproduktion standardisierter Gussteile für rotierende Körper verwendet wird, sinken die Formkosten pro Produkteinheit mit steigender Produktionsmenge rapide. Im Vergleich zum Feinguss kommt der Kostenvorteil des Schleudergusses bei der Formherstellung bei der Großserienfertigung allmählich zum Tragen.
2.2 Produktionszyklus
Der Produktionszyklus des Schleudergusses ist kurz, was einer seiner wesentlichen Vorteile ist. Während des Schleudergussprozesses ermöglicht die Drehung der Form, dass die geschmolzene Metallmasse die Form schnell füllt und erstarrt, wobei der gesamte Prozess in der Regel nur wenige Minuten bis einige Stunden dauert. Bei der Herstellung kleiner Rohrgussteile beispielsweise kann die Produktionseffizienz des Schleudergusses Dutzende von Stück pro Stunde oder sogar mehr erreichen, was die Produktionskapazität und die Marktversorgungskapazität des Unternehmens erheblich verbessert. Der kürzere Produktionszyklus senkt nicht nur die Produktionskosten, sondern ermöglicht es den Unternehmen auch, schneller auf die Marktnachfrage zu reagieren und ihre Wettbewerbsfähigkeit zu verbessern.
2.3 Materialverbrauch und Arbeitskosten
Das Schleudergießen ist auch hinsichtlich der Materialausnutzung sehr effizient. Da es kein komplexes Gießsystem und kein Speisesystem erfordert, reduziert es den Verbrauch an geschmolzenem Metall in diesen Teilen und hat eine hohe Prozessausbeute. Gleichzeitig ist der Automatisierungsgrad des Schleudergusses relativ hoch. Im Produktionsprozess können mit Ausnahme des Gießvorgangs, der manuell durchgeführt werden muss, andere Schritte wie das Drehen der Form und das Entformen des Gussteils durch automatisierte Anlagen durchgeführt werden. Dadurch ist der Anteil der Arbeitskosten an den Gesamtkosten gering, in der Regel nur 10% – 20%, was die Arbeitskosten des Unternehmens effektiv senkt.
2.4 Umfassende Kosten
Bei standardisierten Rotationsgussformen sind die Stückkosten für Schleuderguss gering. Dies liegt daran, dass Schleuderguss Vorteile hinsichtlich der Aufteilung der Formkosten, des Produktionszyklus, der Materialausnutzung und der Arbeitskosten bietet, wodurch eine effiziente und kostengünstige Produktion bei der Massenfertigung dieser Produkte erreicht werden kann. Bei der Herstellung von Produkten wie Gusseisenrohren betragen die Kosten für das Schleudergussverfahren beispielsweise nur 60% – 70% des Sandgussverfahrens. Bei Gussteilen mit asymmetrischen oder komplexen Formen steigen die Kosten für das Schleudergussverfahren jedoch aufgrund der Notwendigkeit spezieller Werkzeuge und Prozesskonstruktionen erheblich an und können sogar andere Gussverfahren übersteigen.
3 Wie wählt man einen Prozess aus?
3.1 Feinguss wird bevorzugt:
Anforderungen: komplexe Formen, hohe Präzision, schwer zu bearbeitende Materialien (z. B. Flugzeugtriebwerksschaufeln, medizinische Implantate);
Einschränkungen: Kostenempfindliche Teile mit großem Volumen müssen mit Vorsicht behandelt werden (es sei denn, die Kosten werden durch Technologien wie 3D-Druck-Wachsmodelle reduziert).
3.2 Zentrifugalguss wird bevorzugt:
Anforderungen: rotationssymmetrische Struktur, hohe mechanische Eigenschaften, Großserienfertigung (z. B. Rohre, Zylinderlaufbuchsen);
Einschränkungen: Nicht geeignet für asymmetrische oder komplexe Teile mit Innenhohlräumen, und die Anfangsinvestition in Formen ist hoch.
