Wie läuft der Gießprozess für Pumpengehäuse ab?

Pumpengehäuse aus Guss sind die zentralen drucktragenden Bauteile einer Wasserpumpe und enthalten typischerweise komplexe interne Strömungskanäle (wie z. B. Spiralgehäuse). Daher ist das Gießen das wichtigste und ausgereifteste Verfahren zur Herstellung von Pumpengehäusen aus Guss.

Das Gießen eines Pumpengehäuses ist ein komplexer Prozess, der Materialwissenschaft, Thermodynamik und Zerspanung vereint. Im Folgenden wird der detaillierte Prozessablauf anhand des gängigsten Sandgussverfahrens beschrieben; auch andere Verfahren wie der Präzisionsguss werden behandelt.

Nachdem unser Unternehmen eine Bestellung erhalten hat, werden wir uns mit der Werksabteilung in Verbindung setzen, um die folgenden Schritte durchzuführen:

1. Prozessgestaltung und Formenbau.

Dies ist die Grundlage, die die endgültige Qualität, Genauigkeit und Haltbarkeit des Pumpengehäuses bestimmt.

• Prozessanalyse: Unsere Ingenieure analysieren anhand der Zeichnungen die Struktur des Pumpengehäuses, um die Trennfläche (die Stelle, an der sich die Form öffnet), das Anguss-System (den Kanal, durch den das flüssige Metall fließt) und die Steigleitungen (die zur Zuführung und zur Vermeidung von Lunkerbildung verwendet werden) zu bestimmen.

• Modellherstellung: Ein Gussmuster des Pumpengehäuses wird gemäß der Konstruktionszeichnung angefertigt. Das Material ist üblicherweise Holz (für Einzelstücke oder Kleinserien), Harz oder Metall (Aluminium/Stahl, für Großserien).

• Herstellung des Kernkastens: Das Innere des Pumpengehäuses ist hohl und weist eine komplexe Form auf (z. B. Laufradkammer und Ein-/Auslasskanäle), wodurch ein direktes Entformen nicht möglich ist. Daher müssen Sandkerne hergestellt werden. Der Kernkasten dient als Form zur Herstellung dieser Sandkerne.

2. Formen und Kernherstellung.

• Kernherstellung: Der mit Bindemittel vermischte Kernsand wird in den Kernkasten eingespritzt, ausgehärtet und anschließend entnommen, um die innere Strömungskanalform des Pumpengehäuses zu erhalten. Zur Gewährleistung von Entlüftung und Festigkeit wird der Sandkern üblicherweise mit einer feuerfesten Beschichtung versehen.

• Formen:

Das Modell wird in eine Sandform gelegt und mit Formsand (üblicherweise Harzsand oder Wasserglassand) aufgefüllt und verdichtet. Anschließend wird das Modell entfernt, wodurch ein Hohlraum entsteht, der der Außenform des Pumpengehäuses entspricht.

Kerneinsetzung und Formschluss: Dies ist der technisch anspruchsvollste Schritt. Der vorbereitete Sandkern wird in den unteren Formhohlraum eingesetzt und muss präzise positioniert werden, um eine gleichmäßige Wandstärke zu gewährleisten. Anschließend wird die obere Form abgedeckt und die Sandform verriegelt.

3. Schmelzen und Gießen.

• Schmelzen: Je nach Materialanforderungen (z. B. Grauguss, Sphäroguss, Edelstahl, Bronze usw.) wird das Metall in einem Elektroofen oder Kupolofen geschmolzen. • Zusammensetzungsanpassung und -prüfung: Vor dem Gießen wird das flüssige Eisen/der flüssige Stahl einer Spektralanalyse unterzogen, um den Gehalt an Elementen wie Kohlenstoff, Silizium, Mangan und Chrom anzupassen. Anschließend erfolgt eine Impfung oder eine Kugelgraphitisierung (bei Sphäroguss).

• Gießen: Das qualifizierte, hochtemperierte Schmelzmetall wird in den Gießbecher der Form gegossen. Gießgeschwindigkeit und Temperatur müssen streng kontrolliert werden; zu hohes Gießen kann zu Gaseinschlüssen führen, zu niedriges zu Kaltfließstellen.

4. Kühlung und Sandentfernung.

Erstarrung und Abkühlung: Das geschmolzene Metall kühlt in der Form ab und erstarrt. Bei dickwandigen Pumpengehäusen kann die Abkühlzeit mehrere Stunden oder sogar Tage betragen, um thermische Risse zu vermeiden.

Sandentfernung: Nach vollständiger Erstarrung des Gussteils wird die Sandform mithilfe von Vibrationsgeräten aufgebrochen und das Gussteil entnommen. Dabei haftet noch eine große Menge Sand an der Oberfläche des Gussteils und am Angusskanal.

5. Reinigung und Nachbearbeitung.

Entfernung des Angusskanals: Die überschüssigen Metallkanäle und Steigrohre werden mit einer Schneidemaschine oder durch Gasschneiden entfernt.

Oberflächenreinigung: Die Gussoberfläche wird mit einer Kugelstrahlmaschine poliert, um Zunder und anhaftenden Sand zu entfernen und den metallischen Glanz des Pumpengehäuses freizulegen.

Schleifen: Manuelles Schleifen wird eingesetzt, um Trennliniengrate und Grate zu entfernen.

6. Wärmebehandlung.

Um Spannungen im Gussgehäuse abzubauen und Verformungen oder Risse bei der Weiterverarbeitung zu verhindern, ist in den meisten Pumpengehäusen eine Wärmebehandlung erforderlich:

Glühen/Aushärtungsbehandlung: Wird bei Grauguss angewendet, um innere Spannungen abzubauen.

Lösungsbehandlung: Wird hauptsächlich für Pumpengehäuse aus Edelstahl verwendet, um eine bessere Korrosionsbeständigkeit zu erzielen.

Härten und Anlassen: Wird für Pumpengehäuse aus legiertem Stahl verwendet, die eine hohe Festigkeit erfordern.

7. Bearbeitung und Prüfung.

Dies ist die letzte Phase vor der Auslieferung des Gussgehäuses für die Pumpe und ein äußerst wichtiger Schritt.

Grobbearbeitung und Feinbearbeitung: Wichtige Teile wie Flanschflächen, Sockel und Lagerbohrungen werden bearbeitet, um eine Passgenauigkeit zu gewährleisten.

Hydrostatische Prüfung: Dies ist der kritischste Abnahmeschritt für das Pumpengehäuse. Nach dem Abdichten des Pumpengehäuses wird Hochdruckwasser (üblicherweise das 1,5-fache des Betriebsdrucks) eingeleitet und über einen bestimmten Zeitraum aufrechterhalten, um auf Dichtheit zu prüfen (Porosität und Lunker können Leckagen verursachen). Weitere Prüfungen umfassen die Maßprüfung, die erneute Überprüfung der chemischen Zusammensetzung des Materials sowie zerstörungsfreie Prüfverfahren (wie Ultraschallprüfung (UT) und Magnetpulverprüfung (MT)) für kritische Pumpengehäuse.

Gängige Gießverfahren für Pumpengehäuse: