11/12 - Verein österreichischer GieÃereifachleute
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HEFT <strong>11</strong>/<strong>12</strong> GIESSEREI-RUNDSCHAU 58 (20<strong>11</strong>)<br />
schnitt, was zu höheren und einheitlichen mechanischen Eigenschaften<br />
führte.<br />
Litostroj konnte feststellen, dass ein mit diesem Verfahren<br />
hergestellter Stahlguss 13Cr/4Ni hervorragende mechanische Eigenschaften<br />
über die ganze Wanddicke besitzt und hat diesem<br />
Werkstoff die interne Bezeichnung SUPERCOOLED 13/4<br />
(SC13/4) gegeben.<br />
2. Versuchsverfahren<br />
Mit dem neuen Formverfahren NMT (New Molding Technology)<br />
wurden unter Benutzung von RCF (Rapid Cooling Frames)<br />
verschiedene Schaufeln gegossen.<br />
Das kürzlich in Litostroj eingeführte neue Verfahren erbrachte<br />
folgende Vorteile:<br />
• Gießen in eine Gießform mit max. 30 cm Sanddicke,<br />
• Verhältnis zwischen Sand und Gussteil wird 1,2 : 1,<br />
• Formherstellung und Abkühlung der Gussteile deutlich<br />
schneller als üblich,<br />
• dadurch vergrößerte Erzeugungskapazitäten<br />
Dies bedeutet auch, dass man am gleichen Platz mehr Gussteile<br />
herstellen kann, ohne zusätzliche Investitionen in Gebäude und<br />
Anlagen machen zu müssen. Material-, Arbeits- und Energiekosten<br />
werden niedriger, die Gussqualität wird besser und die<br />
Wiederholbarkeit der Herstellung in typischer Einzelproduk tion<br />
wird größer.<br />
Zusätzlich zur verbesserten Formherstellung selbst wurden<br />
auch die Formkästen so gestaltet, dass eine schnelle und gleichmäßige<br />
Abkühlung in allen Bereichen erzielt wurde. Solche<br />
Formkästen zeigt Bild 1.<br />
Nach der Formherstellung und dem Zusammenbau mit der<br />
neuen Formtechnologie NMT wurde die Form mit MRP-AOD<br />
Edelstahl 13/4 abgegossen. An verschiedenen Stellen in der<br />
Gussform, nahe am Gussteil,waren Thermoelemente (TC) eingesetzt.<br />
Mit diesen wurden die Temperaturen im Zeitverlauf gemessen<br />
und die Abkühlraten in den verschiedenen Bereichen<br />
ermittelt.<br />
An den Temperaturmessstellen wurden später Proben entnommen,<br />
einer Wärmebehandlung (Normalisierung und Vergütung)<br />
unterzogen und mechanischen Prüfungen (ISO-V Zähigkeit)<br />
und metallographischen Untersuchungen zugeführt.<br />
Zu Vergleichszwecken wurde ein gleiches Gussstück – die<br />
Schaufel einer Francisturbine – in konventionellem Formverfahren<br />
CMT (Bild 2) hergestellt und der gleichen Prüfprozedur<br />
unterzogen.<br />
3. Ergebnisse und Diskussion<br />
3.1 Messungen der Abkühlraten in der Form<br />
Bild 3: Anordnung der<br />
Thermoelemente zur Ermittlung<br />
des Abkühlverhaltens<br />
einer Francis<br />
Schaufel:<br />
– 1,2,3; Position der<br />
Thermoelemente (TC)<br />
– Gehäuse 5,1x4,9m<br />
– Sand 26 t<br />
– Gießgewicht (PW) 24 t<br />
– Gussteilgewicht (CW)<br />
13 t<br />
(TC=ThermoCouple)<br />
Bild 1: Formkästen für die neue Formtechnologie NMT<br />
Bild 2: Konventionelle Formtechnologie CMT<br />
Bild 3 zeigt die Anordnung der Thermoelemente (TC) an einer<br />
Francis-Schaufel mit 13 t Rohgussgewicht bzw. 24 t Gießgewicht.<br />
Die Gusswandstärken an den drei Messstellen betragen<br />
1.000 mm bei TC 3, 400 bis 600 mm in Schaufelmitte bei TC 2<br />
und 100 bis 200 mm am Schaufelrand bei TC 1.<br />
Die während der Abkühlung gemessenen Temperaturen sind<br />
in Bild 4 für die konventionelle CMT- Form und in Bild 5 für<br />
die neue NMT-Form dargestellt.<br />
Die Abkühlung in der NMT-Form erfolgt in allen Abkühlphasen<br />
wesentlich schneller als in der CMT-Form. Bei der konventionellen<br />
CMT-Form ergibt sich ein fast linearer Temperaturverlauf.<br />
Das deutet auf eine Bildung eines gleichmäßigen Sand-<br />
Stahl- Systems in wenigen Stunden nach dem Gießen hin. Die<br />
Temperatur gleicht sich im ganzen Gussteil an, dünnwandige<br />
Bereiche werden von dickwandigen Querschnitten warmgehalten.<br />
Zufolge der dicken Sandschichten (mehr als 100 cm) wird<br />
die Abkühlung verzögert.<br />
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