11/12 - Verein österreichischer Gießereifachleute

HEFT 11/12 GIESSEREI-RUNDSCHAU 58 (2011)
schnitt, was zu höheren und einheitlichen mechanischen Eigenschaften
führte.
Litostroj konnte feststellen, dass ein mit diesem Verfahren
hergestellter Stahlguss 13Cr/4Ni hervorragende mechanische Eigenschaften
über die ganze Wanddicke besitzt und hat diesem
Werkstoff die interne Bezeichnung SUPERCOOLED 13/4
(SC13/4) gegeben.
2. Versuchsverfahren
Mit dem neuen Formverfahren NMT (New Molding Technology)
wurden unter Benutzung von RCF (Rapid Cooling Frames)
verschiedene Schaufeln gegossen.
Das kürzlich in Litostroj eingeführte neue Verfahren erbrachte
folgende Vorteile:
• Gießen in eine Gießform mit max. 30 cm Sanddicke,
• Verhältnis zwischen Sand und Gussteil wird 1,2 : 1,
• Formherstellung und Abkühlung der Gussteile deutlich
schneller als üblich,
• dadurch vergrößerte Erzeugungskapazitäten
Dies bedeutet auch, dass man am gleichen Platz mehr Gussteile
herstellen kann, ohne zusätzliche Investitionen in Gebäude und
Anlagen machen zu müssen. Material-, Arbeits- und Energiekosten
werden niedriger, die Gussqualität wird besser und die
Wiederholbarkeit der Herstellung in typischer Einzelproduk tion
wird größer.
Zusätzlich zur verbesserten Formherstellung selbst wurden
auch die Formkästen so gestaltet, dass eine schnelle und gleichmäßige
Abkühlung in allen Bereichen erzielt wurde. Solche
Formkästen zeigt Bild 1.
Nach der Formherstellung und dem Zusammenbau mit der
neuen Formtechnologie NMT wurde die Form mit MRP-AOD
Edelstahl 13/4 abgegossen. An verschiedenen Stellen in der
Gussform, nahe am Gussteil,waren Thermoelemente (TC) eingesetzt.
Mit diesen wurden die Temperaturen im Zeitverlauf gemessen
und die Abkühlraten in den verschiedenen Bereichen
ermittelt.
An den Temperaturmessstellen wurden später Proben entnommen,
einer Wärmebehandlung (Normalisierung und Vergütung)
unterzogen und mechanischen Prüfungen (ISO-V Zähigkeit)
und metallographischen Untersuchungen zugeführt.
Zu Vergleichszwecken wurde ein gleiches Gussstück – die
Schaufel einer Francisturbine – in konventionellem Formverfahren
CMT (Bild 2) hergestellt und der gleichen Prüfprozedur
unterzogen.
3. Ergebnisse und Diskussion
3.1 Messungen der Abkühlraten in der Form
Bild 3: Anordnung der
Thermoelemente zur Ermittlung
des Abkühlverhaltens
einer Francis
Schaufel:
– 1,2,3; Position der
Thermoelemente (TC)
– Gehäuse 5,1x4,9m
– Sand 26 t
– Gießgewicht (PW) 24 t
– Gussteilgewicht (CW)
13 t
(TC=ThermoCouple)
Bild 1: Formkästen für die neue Formtechnologie NMT
Bild 2: Konventionelle Formtechnologie CMT
Bild 3 zeigt die Anordnung der Thermoelemente (TC) an einer
Francis-Schaufel mit 13 t Rohgussgewicht bzw. 24 t Gießgewicht.
Die Gusswandstärken an den drei Messstellen betragen
1.000 mm bei TC 3, 400 bis 600 mm in Schaufelmitte bei TC 2
und 100 bis 200 mm am Schaufelrand bei TC 1.
Die während der Abkühlung gemessenen Temperaturen sind
in Bild 4 für die konventionelle CMT- Form und in Bild 5 für
die neue NMT-Form dargestellt.
Die Abkühlung in der NMT-Form erfolgt in allen Abkühlphasen
wesentlich schneller als in der CMT-Form. Bei der konventionellen
CMT-Form ergibt sich ein fast linearer Temperaturverlauf.
Das deutet auf eine Bildung eines gleichmäßigen Sand-
Stahl- Systems in wenigen Stunden nach dem Gießen hin. Die
Temperatur gleicht sich im ganzen Gussteil an, dünnwandige
Bereiche werden von dickwandigen Querschnitten warmgehalten.
Zufolge der dicken Sandschichten (mehr als 100 cm) wird
die Abkühlung verzögert.
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