11/12 - Verein österreichischer Gießereifachleute

HEFT 11/12 GIESSEREI-RUNDSCHAU 58 (2011)
Bild 2: Darstellung der
Presse mit den blau
markierten Struktur -
elementen, die in GJS
hergestellt wurden.
der Antransport der Bauteile zur
Montage nur per Schiff über die großen
Seen erfolgen konnte, die im
Winter nicht zu befahren sind.
Projektierung und Auslegung erfolgten
nach modernsten Gesichtspunkten
bei der Siempelkamp Maschinen-
und Anlagenbau GmbH &
Co. KG. Daraus ergaben sich 14
Strukturelemente (Bild 2), die in der
Siempelkamp Giesserei GmbH aus
Gusseisen mit Kugelgraphit zu fertigen
waren. Zehn dieser Bauteile hatten
jeweils Stückgewichte von 200
bis 260 t. Darunter waren auch die
zwei Oberholme mit einer Flüssigeisenmenge
von je rund 283 t, die am
8.Juli 2010 einen neuen Weltrekord
für Sphärogussteile markierten. Anhand
deren Werdegangs soll der Ablauf
in der Herstellung von solchen
Großgussteilen erläutert werden.
Die Herstellung des Großgusses
Die Arbeit der Gießerei beginnt bei so groß dimensionierten Teilen
bereits in der Konstruktionsphase. Gemeinsam mit den
Fachleuten des Maschinen- und Anlagenbaus wurden die Bauteilgeometrien
anhand von Formfüllungs-, Erstarrungs- und Eigenspannungssimulationen
angepasst und optimiert. Mit der
Festlegung der endgültigen Bauteilform begann die Qualitätsplanung
mittels FMEA (Fehler-Möglichkeits- und Einflussanalyse).
Die vorausschauende Betrachtung von Störgrößen ist bei
dieser Größenordnung von Bauteilen einerseits wirtschaftlich
von besonders hoher Bedeutung, aber auch bezüglich des schon
erwähnten, engen Zeitplans ein absolutes Muss, um Verzögerungen
von vornherein zu verhindern. Dabei ist eine frühzeitige
Einbindung der im Produktentstehungsprozess beteiligten Mitarbeiter
mit ihrem jeweiligen speziellen Know-how und Ihrer
Erfahrung wichtig. Produktionslenkungs- und Prüfpläne sollen
einen reibungslosen Ablauf der Fertigung sicherstellen.
Die Modelleinrichtungen für so ein Großgussteil sind natürlich
ebenso von rekordverdächtigen Abmaßen und benötigten
nach dem Abguss ein Lagervolumen von ca. 250 m 3 . Die Zeit für
den Modellbau betrug rund 2.200 Mannstunden. Die Modellkontrolle
benötigte weitere 170 Stunden.
Die Herstellung des Großgusses in diesen Dimensionen verlangt
natürlich auch entsprechend stabile und maßgenaue
Formen. Der Formstoff muss bei den zu vergießenden Schmelzemengen
höchsten metallostatischen Drücken sowie dem
enormen Auftrieb standhalten. Um die Maßgenauigkeit zu gewährleisten,
wurden die Formbetten und Kernlagen mittels Laser
eingemessen. Wichtigste Basis für einen gelungen Form-
Bild 4: Abguss von 283 t Schmelze gleichzeitig aus 5 Pfannen
prozess ist aber schließlich die Erfahrung des Formers in der
Grube, der seine Tätigkeit anhand von Zeichnungen immer
wieder selbst überprüft (Bild 3). Insgesamt wurden für den
Oberholm 215.000 dm 3 Formsand und 105.000 dm 3 Kernsand
verwendet.
Das Herzstück des Gießprozesses bildet wohl die Schmelzebereitung
und Metallurgie. Im Vorfeld wurde die Zusammensetzung
des Eisens detailgenau, auf Wandstärke und Erstarrungszeit
des Gussteils abgestimmt, festgelegt. Der Schmelzprozess
selbst barg eine große logistische Herausforderung. So
mussten zum Abguss 283 t Flüssigeisen identer chemischer Zusammensetzung,
Temperatur und in derselben metallurgischen
Qualität magnesiumbehandelt bereitstehen. Die gesamte Ofenkapazität
der Siempelkamp Giesserei beträgt „lediglich“ 150 t.
Daher wurde über ein ausgeklügeltes Logistiksystem mit mehreren
Pfannen das Eisen innerhalb von 24 Stunden erschmolzen,
warmgehalten, gemischt und wieder aufgewärmt. Am Ende
dieses Prozesses stand die benötigte Schmelze mit rund 1350 °C
in fünf Gießpfannen rund um die Form bereit und wurde in weniger
als 120 s vergossen (Bild 4).
Rund vier Wochen später, nachdem mit diesem Abguss am
8. Juli 2010 ein neuer Weltrekord für Gussteile aus Sphäroguss
markiert worden war, konnte das Teil aus der Grube gehoben
werden. Bei dem Gewicht von über 280 t waren weitere logistische
Meisterleistungen zu vollbringen. So mussten zusätzliche
mobile Kräne und Transportwagen für den innerbetrieblichen
Transport bereitgestellt werden.
Die Bauteilqualität in allen Komponenten dieses Projekts
wurde selbstverständlich sowohl zerstörend als auch zerstörungsfrei
nachgewiesen (Bild 5). In allen Bauteilen wurden mechanische
Kennwerte über die Oberflächenhärte, die statischen
mechanischen Kennwerte aus dem Zugversuch als auch Kerbschlagwerte
(informativ) nachgewiesen. Dabei wurden die Zug -
stäbe aus Angussproben als auch aus Hohlbohrproben entnommen.
Zusätzlich wurden die chemische Zusammensetzung und
das Gefüge am Schliff beurteilt. Bei der Volumenprüfung mit-
Bild 3: Kleine Korrekturen der Form durch die Mitarbeiter
Bild 5: Prüfung des Bauteils
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