Vorsichtsmaßnahmen bei der Verarbeitung von Gusseisenprodukten

Aufgrund der einzigartigen Eigenschaften von Gusseisen erfordert die Bearbeitung von Gusseisen spezielle Methoden. Es handelt sich nicht um ein einziges Material, sondern um eine Reihe von Legierungen (wie Grauguss, duktiles Gusseisen und verdichtetes Graphiteisen), die für ihren hohen Kohlenstoffgehalt, gute Druckfestigkeit sowie Sprödigkeit und Verschleißfestigkeit bekannt sind. Die wichtigsten Herausforderungen sind die Bewältigung seiner Verschleißeigenschaften, die Verhinderung von Rissen und Splittern sowie die Kontrolle von Graphitstaub.

Hier sind die wichtigsten Überlegungen für die wichtigsten Verarbeitungsschritte:

1. Bearbeitung (Drehen, Fräsen, Bohren)

Das zentrale Ziel der Bearbeitung ist es, Werkzeugverschleiß zu verhindern und ein sauberes Finish zu erzielen, ohne das Teil zu beschädigen.

• Werkzeugauswahl: Verwenden Sie immer Hartmetallwerkzeuge, da sie verschleißfest sind. Für große Stückzahlen sind Werkzeuge aus polykristallinem Diamant (PCD) hervorragend geeignet, um Verschleiß zu widerstehen. Stellen Sie sicher, dass das Werkzeug scharf ist und einen positiven Spanwinkel aufweist, um die Schnittkraft zu reduzieren, was hilft, ein Splittern des Teils zu verhindern.
• Steifigkeit ist von entscheidender Bedeutung: Jede Vibration oder Flatterung durch eine lockere Einstellung kann dazu führen, dass das spröde Eisen an den Kanten bricht. Die Maschine, das Werkstück und der Werkzeughalter müssen sehr steif sein, um einen reibungslosen Schnitt zu gewährleisten.
• Geschwindigkeit und Vorschub: In der Regel wird eine geringere Schnittgeschwindigkeit verwendet, um den abrasiven Verschleiß am Werkzeug zu kontrollieren. Höhere Vorschubgeschwindigkeiten begünstigen jedoch manchmal das Werkzeug schnell durch die harte, verschleißte "Gießhülle" und in das darunter liegende, gleichmäßigere Grundmetall.
• Kühlflüssigkeits-Debatte: Eine große Vorsichtsmaßnahme ist die Entscheidung, Kühlflüssigkeit zu verwenden. Gusseisen wird üblicherweise trocken bearbeitet. Denn das Kühlmittel mischt sich mit dem feinen Graphitstaub, der bei der Bearbeitung entsteht, und entsteht eine viskose, abrasive Aufschlämmung, die für die Werkzeugmaschine, die Führungsschiene und die Kugelgewinde sehr störend ist. Darüber hinaus führen schnelle Erwärmung und Abkühlung zu thermischen Schocks und Mikrorissen in der Hartmetallspitze.
• Wann Kühlflüssigkeit verwendet wird: Kühlflüssigkeiten werden manchmal bei Fertigbearbeitungsvorgängen für kritische Toleranzen und Oberflächenbeschichtungen oder bei der Bearbeitung von Hartmetall-Eisen verwendet, das viel Wärme erzeugt. Wenn es verwendet wird, ist ein Überlaufkühlsystem besser als ein Spray, um Staub wegzuspülen.
• Staubkontrolle: Dies ist eine nicht verhandelbare Sicherheits- und Ausrüstungsvorsorge. Graphitstaub ist abrasiv und kann beim Einatmen schädlich sein. Verwenden Sie ein integriertes Vakuumsystem oder einen Staubabscheider an der Quelle. Wenn der Staub nicht vollständig kontrolliert wird, sollte der Bediener einen geeigneten Atemschutz tragen.

2. Das Schleifen

Das Schleifen dient der Fertigbearbeitung und dem Entgraten.

• Schleifscheibenauswahl: Wählen Sie Aluminiumoxid- oder Siliziumkarbid-Schleifscheiben. Die Schleifscheibe muss scharf und offenkörnig bleiben, um ein "Beladen" zu verhindern, d.h. Eisenstaub, das den Raum zwischen den Schleifkörnern verstopft, die Schleifscheibe unwirksam macht und zu einem Wärmeaufbau führt.
• Vermeiden Sie Wärmeaufbau: Üben Sie einen stabilen, gleichmäßigen Druck aus und halten Sie die Teile in Bewegung. Durch das Schleifen an einer Stelle entsteht starke lokale Wärme, die zu einer "Inspektion"-einem Netz kleiner heißer Risse auf der Oberfläche führt.
• Verwendung von Kühlflüssigkeiten: Im Gegensatz zu vielen Bearbeitungsvorgängen wird die Verwendung von Kühlflüssigkeiten beim Schleifen dringend empfohlen, um die Hitze zu kontrollieren, Staub zu unterdrücken und die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern.

3. Schweißen und Verbindungen

Warnung: Das Schweißen von Gusseisen ist schwierig und sollte nur von erfahrenen Fachleuten versucht werden und wird normalerweise für die Reparatur, nicht für die Fertigung verwendet.

• Gründliches Aufwärmen: Das ist der entscheidendste Schritt. Das Vorwärmen des gesamten Gussteils auf 500 °F bis 1200 °F (260 °C-650 °C) verlangsamt die Abkühlung der Schweißnaht. Dadurch wird die Bildung von extrem hartem, sprödem Martensit in der Wärmeeinflusszone verhindert, der eine Hauptursache für Rissbildung ist.
• Langsam kontrollierte Kühlung: Nach dem Schweißen muss das Teil sehr langsam abgekühlt werden, oft indem es in Isoliermaterial wie Kalk oder Vermiculit vergraben wird. Dieses "Nachheizverfahren" entlastet die angesammelten Spannungen.
• Richtiges Füllmetall: Verwenden Sie spezielle Nickel-Basis- oder Nickel-Eisen-Elektroden. Diese Werkstoffe sind duktiler und verträglich mit dem hohen Kohlenstoffgehalt des Grundmetalls, sodass die Schweißnähte Spannungen aufnehmen können, ohne zu rissen.
• Technik: Verwenden Sie eine Low-Strom-Einstellung und legen Sie kleine Stringerwulst ab. Kugelstrahlen (leichter Hammer), während jede Perle noch heiß ist, hilft, den Druck zu entlasten. Vermeiden Sie die Verwendung von großen geflochtenen Perlen, die zu viel Wärme in die Teile bringen können.

4. Wärmebehand

• Langsame und gleichmäßige Erwärmung: Die Gussteile haben komplexe Formen und unterschiedliche Dicken. Eine zu schnelle Erwärmung führt zu thermischen Belastungen, die zu Verziehungen oder Rissen führen können. Eine langsame, kontrollierte Aufheizgeschwindigkeit ist unerlässlich.
• Vermeiden Sie heftiges Abschrecken: Abschrecken Sie die meisten Gusseisen, insbesondere Graueisen, niemals in Wasser oder Schnellöl. Ein thermischer Schock führt mit ziemlicher Sicherheit zu Rissen. Das Abschrecken erfolgt in der Regel nur bei speziellen Güten wie isotherm abgeschrecktem duktilem Gusseisen (ADI) mit einem kontrollierten Verfahren.
• Stressentlastung: Dies ist eine sehr häufige Behandlung. Das Erhitzen des Gussteils auf 1000-1150°F (540-620°C) und das Halten des Gusses bis zum langsamen Abkühlen entlastet innere Spannungen, die durch den Gießprozess und die vorherige Bearbeitung entstehen, und gewährleistet die Dimensionsstabilität des Endprodukts.

5. Allgemeine Handhabung und Lagerung

• Es ist spröde: Lassen Sie Gusseisenprodukte niemals fallen und lassen Sie sie einem Stoß aussetzen. Vermeiden Sie ein Anheben der dünnen Abschnitte oder Vorsprünge durch Druckbeaufschlagung, da sie eine starke Druckkraft aufweisen, aber eine schwache Zugkraft aufweisen und brechen können.
• Richtige Unterstützung: Lagern Sie das Gussteil auf einer ebenen Oberfläche. Vermeiden Sie es, diese mit der Zeit so zu lagern, dass sie sich unter ihrem Eigengewicht verbiegen, da dies Spannungen erzeugen und zu Rissen führen kann.

Abschließende Zusammenfassung: Bestimmen Sie immer die spezifische Art des Gusseisens, das Sie verwenden (z. B. Graueisen der Klasse 40, duktiles Gusseisen 65-45-12). Die genauen Vorsichtsmaßnahmen werden unterschiedlich sein. Im Zweifelsfall konsultieren Sie bitte das Materialspezifikationsdatenblatt und die Empfehlungen des Werkzeugherstellers. Der Schlüssel ist, die Sprödigkeit und Abrasivität des Materials bei jedem Schritt zu respektieren.