Schleuderguss - Spin casting

Schleuderguss , auch als zentrifugales Gummiformgießen ( CRMC ) bekannt, ist ein Verfahren zur Verwendung der Trägheit zur Herstellung von Gussteilen aus einer Gummiform. Typischerweise wird eine scheibenförmige Form entlang ihrer Mittelachse mit einer festgelegten Geschwindigkeit gedreht. Das Gussmaterial, üblicherweise geschmolzenes Metall oder flüssiger duroplastischer Kunststoff , wird dann durch eine Öffnung in der oberen Mitte der Form eingegossen. Die gefüllte Form dreht sich dann weiter, wenn sich das Metall (oder der duroplastische Kunststoff) verfestigt.

Allgemeine Beschreibung

Die beiden bestimmenden Merkmale des Schleudergusses sind semipermanente (nicht entbehrliche) Gummiformen und die Anwendung von Trägheitskraft. Diese machen den Prozess im Vergleich zu maschinell bearbeiteten und verbrauchbaren Formgussverfahren relativ einzigartig. Diese Eigenschaften ermöglichen es dem Bediener, Originalmodelle unter Verwendung von Medien wie Polymer Clay zu entwerfen , die eine leicht zu schnitzende kunststoffähnliche Konsistenz aufweisen, die beim Erhitzen mit einem herkömmlichen Ofen ausreichend aushärtet, um unter dem Vulkanisationsprozess standzuhalten, und eine Originalform erzeugt, in der sich dann Modelle befinden gegossen für die Produktionsform. Diese Eigenschaften ermutigen den Bediener auch, Gussmaterialien zu verwenden, die speziell für niedrige Schmelzpunkte und Viskositäten entwickelt wurden . Das meiste Schleudergießen erfolgt mit Zinn- und Zinklegierungen oder duroplastischen Kunststoffen.

Silikonformen

Das Schleudergussverfahren verwendet typischerweise vulkanisiertes Silikon oder organischen Kautschuk als Formherstellungssubstrat. Die Vulkanisation ist ein integraler Schritt in der Mitte des Formenbaus. Vor der Vulkanisation ist der Formgummi eine weiche und formbare feststoffartige Flüssigkeit, die Silly Putty in vielerlei Hinsicht sehr ähnlich ist . Aufgrund der tonartigen Natur in diesem Stadium kann die Form leicht geschnitten oder geformt werden, um unregelmäßige Modelle aufzunehmen. Die Vulkanisation dient zwei Zwecken: Festlegen des negativen Raums innerhalb der Form sowie Härten des Gummis, damit dieser während des Gießens fest und steif bleibt.

Nach der Vulkanisation muss die Form, bevor sie verwendet werden kann, gated und entlüftet werden. Dies beinhaltet das Schnitzen von Kanälen, um einen ordnungsgemäßen Luft- und Materialfluss während des Gießprozesses sicherzustellen. Das Ansteuern und Entlüften erfolgt normalerweise von Hand mit einem scharfen Messer oder Skalpell und variiert zeitlich in Abhängigkeit von der Komplexität der Form. Das Endprodukt ist eine ausgehärtete Gummiform, die Hunderten bis über tausend Gießzyklen standhalten kann, bevor ein Austausch erforderlich ist.

Gussmaterialien

Metall

Im Allgemeinen sind die für konkurrierende Prozesse wie Metalldruckguss und Spritzguss verwendeten Gussmaterialien ähnlich, jedoch nicht für das Schleudergießen geeignet. Beispielsweise kann eine typische Zinkdruckgusslegierung wie Zamak 3 verwendet werden, die sich jedoch aus einem geschmolzenen Zustand zu schnell verfestigt, wenn sie mit Zentrifugalkraft gegossen wird. Dies führt typischerweise zu einer unvollständigen Füllung der Form sowie zu einer rauen, porösen Oberfläche, die als Orangenschale bezeichnet wird . Zamak 2 mit einer etwas anderen Zusammensetzung wurde ursprünglich als Schwerkraftgusslegierung mit höherer Endfestigkeit entwickelt, erwies sich jedoch als gut für das Schleudergießen geeignet. Sein zusätzlicher Kupfergehalt fördert das eutektische Verhalten und ergibt einen niedrigeren Gefrierpunkt. Es ist als "Kirksite" bekannt geworden und hat zu einer Reihe spezieller Schleudergusslegierungen geführt, von denen einige zusätzliche Komponenten wie Magnesium enthalten, um die Oberflächenbeschaffenheit zu kontrollieren.

Um reproduzierbare Gießzyklen mit genauen Reproduktionen und hoher Qualität zu gewährleisten, sind für das Schleudergussverfahren aus folgenden Gründen Gussmaterialien mit den folgenden Eigenschaften erforderlich:

• Niedertemperaturbetrieb - Schleuderguss ist ein Niedertemperaturprozess, da sich die Gummiform durch Überbelichtung mit hohen Temperaturen verschlechtert. Abhängig von der tatsächlichen Verbindung kann die Form übermäßig weich oder hart werden, während sich Risse und Späne bilden.
• Langsame Verfestigung und niedrige Viskosität - Ein gleichmäßiger und uneingeschränkter Fluss des Gussmaterials hat einen wesentlichen Einfluss auf die Qualität und das Finish der Endprodukte.

Plastik

Abgesehen von den oben genannten Metalllegierungen eignen sich duroplastische Harze und Kunststoffe gut für das Schleudergießen, da sie als Flüssigkeiten eingeführt werden können und fest werden oder sich verfestigen, während sich die Form dreht. Im Allgemeinen fördert das Schleudergießen die Verwendung von Gussmaterialien, die beim Einbringen in die Form flüssig sind und sich während des Schleuderzyklus langsam und gleichmäßig verfestigen.

Ausrüstung

Ein 24 "Frontlader Spin Caster

Schleuderwirbel

Während des Gießvorgangs dreht sich die fertige Form je nach gewähltem Gussmaterial zwischen 30 Sekunden und mehreren Minuten entlang ihrer Mittelachse. Intern besteht eine Schleudergießmaschine oder Schleudergießmaschine aus einem Motor und einem Druckspannsystem, das die Form richtig hält und positioniert, während sie sich mit gleichmäßiger Geschwindigkeit dreht. Diese Komponenten befinden sich in einem Maschinenkörper, der vor dem Aufblitzen von geschmolzenem Metall oder flüssigem Kunststoff schützt, der während des Spinnvorgangs versehentlich aus der Form ausgeworfen wird. Ohne die richtige Eindämmung kann heißes Schmelzen eine ernsthafte Gefahr für Personen in der Nähe darstellen.

Kommerzielle Schleudergussmaschinen sind in zwei verschiedenen Ausführungen erhältlich: Frontlader und Toplader. Frontlademaschinen bieten aufgrund des Gewichts und der Sperrigkeit von Schleudergussformen in der Regel mehrere Vorteile hinsichtlich Benutzerfreundlichkeit und Zeitersparnis. Gummiformen können besonders bei größeren Durchmessern und beim Gießen von Metall sehr schwer werden. Da das Laden und Entladen des Nachlaufs von Hand erfolgt, ist es am einfachsten und weniger ermüdend, die Form in Hüfthöhe in einer fließenden Bewegung zu manipulieren, wie dies von einem Frontlader-Spin-Nachlauf möglich ist. Dies ist beim Schleudergießen in der Produktion wichtig, um die Anzahl der Gießzyklen pro Stunde zu maximieren.

Toplader sind tendenziell billiger und haben theoretisch eine geringere Einschränkung der maximalen Formdicke.

Vulkanisierer

12 "und 18" Vulkanisierpressen

Die Vulkanisation ist ein notwendiger Schritt, um die ungehärtete Silikonform für das Schleudergießen vorzubereiten. Unter kontrollierter Hitze und kontrolliertem Druck härtet das Silikon langsam zu einer hitzebeständigen, flexiblen, dauerhaften Form aus. Die Vulkanisierpresse oder der Vulkanisierer komprimiert die Form gleichmäßig, während sie mehrere Stunden lang Hitze ausgesetzt wird. Der Vulkanisator besteht aus einem Paar parallel beheizter Platten, die auf einer hydraulischen Presse montiert sind . Kleinere oder hausgemachte Vulkanisierer können die Form anstelle von Hydraulikdruck über Schrauben oder eine Hochleistungsklemme zusammendrücken. Einige Schleudergussverfahren verzichten auf den Betrieb eines eigenen Vulkanisierers und beziehen Formen von einem Lieferanten.

Schmelzofen

Ein elektrischer Schmelzofen

Ein Schmelzofen ist nur beim Schleuderguss erforderlich. Das Metall muss vor dem Einbringen in die Form geschmolzen werden. Ein Schleudergussofen muss über einen Temperaturregler verfügen, da für jedes Metall ein optimaler Bereich vorhanden ist. Beispielsweise wird eine bestimmte Zinklegierung typischerweise zwischen 775 und 800 ° F gegossen, während sie tatsächlich um 500 ° F viel niedriger schmilzt. Wenn das Metall bei einer höheren Temperatur (in diesem Fall über 800 ° F) in die Form eingebracht wird, verschleißt es das Silikon vorzeitig und verkürzt die Lebensdauer der Form. Wenn das Metall bei deutlich niedrigeren Temperaturen (unter 775 ° F) eingebracht wird, wird seine Erstarrungszeit ebenfalls verkürzt, was zu unvollständigen oder minderwertigen Gussteilen führt. Schleudergussmetall erfordert einen Ofen mit feiner Temperaturregelung und Kenntnis der richtigen Gießtemperatur.

Ähnliche Prozesse

Schleuderguss ist eine bevorzugte Methode zur Herstellung von Gegenständen aus den angegebenen Materialien - Niedertemperaturmetallen und duroplastischen Kunststoffen. Im Vergleich zu den beiden wichtigsten konkurrierenden Verfahren, Spritzguss und (Zink-) Druckguss, bietet das Schleudergießen erhebliche Vorteile hinsichtlich der Anlaufkosten und der Benutzerfreundlichkeit. In einigen Fällen kann Schleuderguss auch eine Alternative zu Sandguss , Gipsformguss oder Feinguss sein . Diese drei Techniken (Sand, Gips und Wachsausschmelzverfahren) sind nicht direkt vergleichbar, da jeweils eine Verbrauchsform verwendet wird.

Die bemerkenswerte Ungleichheit bei den Werkzeugkosten und der Vorlaufzeit ist das Ergebnis der teuren und zeitaufwendigen Bearbeitung, die zur Herstellung der Präzisionsmetallformen (Matrizen) erforderlich ist, die beim Druckgießen und Kunststoffspritzgießen verwendet werden. Das Präzisionswerkzeug und die Elastizität der bearbeiteten Metallform ergeben eine extrem langlebige Form und leichte Verbesserungen der Gusstoleranzen. Thermoplaste und Metalldruckgusslegierungen werden häufiger verwendet als ihre speziellen Schleudergussanaloga und sind in der Regel billiger.

Anwendungen

Schleuderguss wird üblicherweise zur Herstellung der folgenden Arten von Gegenständen verwendet:

• Spielminiaturen und Figuren - sowohl aus Metall als auch aus Kunststoff.
• Angelköder und Angelgerätekomponenten wie Jigköpfe und Bleigewichte.
• Dekorative und neuartige Gegenstände - Gürtelschnallen, Anstecknadeln, Embleme, Medaillons, Trophäen, verschiedene Souvenirs usw.
• Industrielle Fertigung und Ersatzteilproduktion .
• Rapid Prototyping / Rapid Manufacturing - Spin Casting ist ein hervorragender Zusatzprozess, da es die schnelle und effiziente Herstellung voll funktionsfähiger Kopien von fragilen Rapid Prototype-Modellen ermöglicht.

Aufgrund der geringen Anlaufkosten und der einfachen Bedienung steht das Schleudergießen Einzelpersonen und Unternehmen zur Verfügung, die nicht in der Lage sind, die für Druckguss, Spritzguss oder ähnliche Verfahren erforderlichen hohen Investitionen zu tätigen. Zu diesen Anwendern zählen kleinere Geschäfts- und Designhäuser, die ihre Arbeit normalerweise an Produktions- "Job" -Läden vergeben, sowie Hobbyisten, die einzigartige Artikel für den persönlichen Genuss herstellen. Somit ist das Schleudergießen einem breiteren Anwendungsbereich zugänglich als konkurrierende Technologien.

Siehe auch

• Schleuderguss (industriell)  - Eine Gusstechnik, die normalerweise zum Gießen dünnwandiger Zylinder im industriellen Maßstab verwendet wird
• Schleuderguss (Silberschmieden)  - Eine Gießtechnik, bei der eine kleine Form gegossen und dann am Ende eines Arms für einen kleineren Maßstab gedreht wird
• Schleuderbeschichtung
• Drehrohrofen

Verweise