Gussputzen – Bedeutung und Vorgehen bei der Reinigung und Nachbearbeitung von Gussteilen

Was bedeutet Gussputzen?

Gusswerkstücke werden nach dem Erstarren weiterverarbeitet, bis ein fertiges Produkt entsteht. Alle Bearbeitungsschritte zwischen der Erstarrung und dem Versand werden unter dem Begriff Gussputzen zusammengefasst. Unterschieden wird nochmals in das Rohputzen sowie dem Feinputzen. Das Rohputzen findet dabei grundsätzlich nach der Erstarrung statt. Das Feinputzen wird oft aus Kostengründen ausgelagert. Beim Rohputzen werden die Werkstücke aus der Form gelöst und vom Sand befreit. In Handarbeit wird zudem das Angusssystem vom Werkstück getrennt. Grate und Kanten müssen danach ebenfalls beseitigt werden. Dies kann händisch, mit Stanzen oder durch Strahlmaschinen erfolgen.

Das Gussputzen ist ein kostenintensiver Arbeitsschritt in der Gießerei, weil dieser nur begrenzt automatisierbar ist und viel Erfahrung und Geschicklichkeit der Mitarbeiter erfordert. Um die Stückkosten zu reduzieren, versuchen Konstrukteure, Bauteile so zu gestalten, dass der Bearbeitungsaufwand möglichst gering ausfällt oder automatisierte Verfahren in der Serienproduktion angewendet werden können.

Von der Schmelze zum Werkstück

Beim Gießen handelt es sich um ein Urformverfahren, bei dem Metall verflüssigt und in Formen gegossen wird. Das Metall erstarrt in der Negativform und wird anschließend zu einem fertigen Werkstück weiterverarbeitet. In Gießereien werden unterschiedliche Werkstoffe und Gießverfahren eingesetzt, um Bauteile für eine Vielzahl von Branchen herzustellen.

Der Straßenfahrzeugbau ist die wichtigste Abnehmerbranche für Gießereien. Gusskomponenten finden sich in allen Bereichen von Fahrzeugen. Hier kommen hauptsächlich Aluminiumguss und Magnesiumguss zum Einsatz, um Fahrzeuge leichter zu bauen. Die Maschinenbauindustrie ist nach dem Straßenfahrzeugbau der zweitwichtigste Abnehmerbereich für Gusskomponenten. Je nach Einsatzzweck werden Werkstücke im Stahlguss oder aus Gusseisen hergestellt. Windräder wären ohne Gussteile wie Naben nicht denkbar. Aber auch die die Luft- und Raumfahrt kommt nicht ohne Gussteile aus. Für diese Branche entstehen Bauteile für Triebwerke hauptsächlich aus Titan, die den besonderen Belastungen standhalten.

Der Gießprozess führt zu sehr genauen und maßhaltigen Ergebnissen, allerdings ist immer ein Weiterverarbeitungsprozess notwendig. Durch die Formen, Kerne sowie den Prozess als solchen, entstehen Kanten und Grate, Rückstände auf der Oberfläche (Zunder) sowie kleine Sandpartikel, die beim Gussputzen maschinell und teilweise in Handarbeit entfernt werden müssen. In der Serienproduktion wird das Strahlverfahren eingesetzt, um präzise, schnell und kostengünstig diese Arbeit zu erledigen.

Erste Schritte bei der Gussnachbearbeitung

In Gießereien kommen unterschiedliche Produktionsverfahren zum Einsatz. Jede Gießerei ist auf bestimmte Werkstoffe und Werkstücke spezialisiert. Die Grundlage jeder Gusskomponente bei der Entstehung, stellt die Gussform dar. Die Schmelze wird in die Form gegossen oder gepresst und erstarrt darin. Es wird zwischen Dauerformen und verlorenen Formen unterschieden. Dauerformen wie beispielsweise Kokillen, können über einen längeren Zeitraum eingesetzt werden, während verlorene Formen aus Sand oder Keramik beim Entformen zerstört werden. Jedes Formverfahren bietet Vor- und Nachteile und richtet sich nach dem verwendeten Werkstoff sowie dem Einsatzzweck der Komponenten.

Kokillen haben den Vorteil, dass die Schmelze in einer Metallform erstarrt und dabei keine Fremdstoffe wie Sand die Oberfläche verunreinigen. An den Teilungsbereichen der Form entstehen aber Grate die manuell entfernt werden müssen.

Bei klassischen Sandformen müssen die Werkstücke nach dem Erstarren aus der Form entfernt werden. Gröbere Anhaftungen von Sand werden manuell entfernt oder es kommen Anlagen wie Schwingroste zum Einsatz, die den Sand aufbrechen. Bei diesem Arbeitsschritt erfolgt oft auch die manuelle Entfernung von Anschnitten und Speisern. Der Formstoff kann wiederaufbereitet und erneut verwendet werden. Übrig bleiben Gussstücke die neben Graten und Kanten, Verschmutzungen durch Sand und Produktionsrückstände oder sogar Oberflächenfehler aufweisen.

Um Gussfehler zu korrigieren, werden beim Putzen verschiedene Methoden angewendet. Die Wahl der Methode hängt vom Werkstoff und der Art des Fehlers ab. Zu den gängigen Verfahren gehören Löten, Schweißen, Spachteln, Metallspritzen und Imprägnieren.

Das Gussputzen im Detail

Gusskomponenten durchlaufen einen langen Prozess, bis sie das Werk verlassen. Nach dem groben Entpacken der Gussteile aus der jeweiligen Form müssen die Teile entgratet, entzundert oder entsandet werden. Erst nach diesen Arbeitsschritten entsteht die typische Oberfläche eines Gussteils.

Da das Gussputzen mit hohen Kosten verbunden ist, wird versucht diesen Prozessschritt weitestgehend zu automatisieren. Zum Einsatz kommen daher Drahtgurt-Strahlanlagen oder Hängebahn-Strahlanlagen, die häufig in Gießereien zu finden sind. Die Maschinen und Strahlmittel werden auf den Prozess abgestimmt, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Je nach Werkstoff und Anwendungszweck kommen unterschiedliche Strahlmittel zum Einsatz. In der Anlage werden feine Sandrückstände oder Zunder von der Metalloberfläche entfernt. Grate und Kanten werden durch das Strahlmittel geglättet und machen eine händische Nachbearbeitung unnötig.

Beim Druckgießen findet der Gießprozess vollautomatisiert statt. Strahlanlagen lassen sich daher optimal in den Produktionsablauf integrieren. Werkstücke können dabei automatisiert mittels Roboter einer Strahlanlage zugeführt werden.

Beim Strahlprozess werden die Werkstücke auf ein Förderband gelegt oder per Hängebahn in die Anlage eingefahren. In der Stahlkammer beschleunigen Hochleistungsturbinen ein Strahlmittel, dass von unterschiedlichen Seiten auf die Teile trifft und die Oberfläche bearbeitet. Die Prozesslänge ist so eingestellt, dass am Ende das Werkstück die gewünschte Oberflächenqualität aufweist.

Strahlen ist ein nachhaltiger Prozess, denn das Stahlmittel wird so lange im Kreislauf gefahren, bis ein definierter Abnutzungsgrad erreicht ist. Aufgebrauchtes Strahlgut wird aus der Maschine ausgeschleust und automatisch neues hinzugefügt.

Fazit

Eine Möglichkeit, um aus Metallen fertige Werkstücke herzustellen, ist das Gießen. Allerdings erfordert dieser Prozess oft eine nachträgliche Bearbeitung der Gussstücke, die meist manuell erfolgt. Das führt zu hohen Personalkosten und damit zu hohen Stückpreisen. Um diese Kosten zu senken, können Strahlanlagen eingesetzt werden, die den Gussputzprozess teilweise oder ganz automatisieren. Die Auswahl der passenden Strahlanlage hängt von verschiedenen Faktoren ab, wie zum Beispiel den Werkstücken, der gewünschten Oberflächenqualität, den räumlichen Gegebenheiten, der benötigten Leistung und natürlich auch den eigenen Vorstellungen von einem optimalen Produktionsablauf. Wenn eine Standardmaschine nicht ausreicht, um die Anforderungen zu erfüllen, sind maßgeschneiderte Maschinenkonzepte die beste Lösung für die Betriebe. Strahlanlagen senken zudem die Stückkosten, da sich der Strahlprozess teil- oder vollautomatisieren lässt.