Sandguss

Metall wird in einen Hohlraum in verdichtetem Sand gegossen; der Sand wird anschließend weggebrochen

Beim Sandguss entsteht ein Metallteil, indem flüssiges Metall in einen Hohlraum in verdichtetem Sand gegossen wird. Typische Beispiele sind Motorblöcke, Kanaldeckel und Pumpengehäuse. Es ist eines der ältesten Gießverfahren und noch immer das am weitesten verbreitete, weil die Form billig ist und fast jede Größe möglich ist.

Foto: Kambai Akau, CC BY-SA 4.0, via Wikimedia Commons

Sandguss · Modell, Gießen, AusleerenDie drei Bilder von links nach rechts lesen; die eingekreisten Zahlen entsprechen den Schritten unten.

Sandguss in einer Minute, von MecMade

So funktioniert es

Ein Modell anfertigen. Ein Modell ist eine Kopie des Teils in Originalgröße aus Holz, Kunststoff oder Metall. Es wird etwas übergroß gefertigt, weil Metall beim Abkühlen schwindet.
Sand darum packen. Das Modell sitzt in einem zweiteiligen Kasten, dem Formkasten. Sand, gemischt mit Ton und Wasser (Grünsand) oder mit einem Harzbinder, wird darum gestampft (fest verdichtet), bis er seine Form hält.
Modell entfernen, Kern setzen, Form schließen. Die obere Hälfte (der Oberkasten) wird von der unteren (dem Unterkasten) abgehoben und das Modell herausgezogen, sodass ein Hohlraum bleibt. Ein Kern (ein gehärteter Sandeinsatz) kommt hinein, um ein Innenloch zu formen, Kanäle werden geschnitten, und die Hälften werden wieder geschlossen. Die Naht, an der sie sich treffen, ist die Teilungsebene.
Gießen. Flüssiges Metall wird aus einer Pfanne in den Eingusstrichter gegossen. Es läuft durch den Einguss (den senkrechten Kanal), entlang des Gießlaufs (des waagerechten Kanals) und füllt den Hohlraum.
Erstarren lassen. Das Abkühlen dauert bei kleinen Teilen Minuten und bei sehr großen Stunden, sogar Tage. Ein Speiser (ein zusätzliches Metallreservoir) versorgt das Teil beim Schwinden weiter, sodass der Lunker im Speiser entsteht statt im Teil.
Ausleeren und nachbearbeiten. Der Sand wird abgeschüttelt und wiederverwertet. Einguss und Speiser werden abgeschnitten, die Oberfläche wird gereinigt, oft durch Strahlen (Beschuss mit kleinen Stahlkugeln), und wichtige Flächen werden bearbeitet.

Wichtige Fakten

Werkstoffe: Fast jedes Metall, das sich schmelzen lässt: Grauguss und Sphäroguss, Stahl, Aluminium, Bronze, Messing, Magnesium
Typische Teile: Motorblöcke, Zylinderköpfe, Pumpen- und Ventilgehäuse, Getriebegehäuse, Kanaldeckel, Maschinenbetten
Bauteilgröße: Von wenigen Zentimetern bis zu mehreren Metern Durchmesser; von Gramm bis über 100 Tonnen
Präzision: Typischerweise etwa ±0,5 bis ±2 mm, bei großen Teilen mehr
Oberfläche: Rau und körnig: Ra (mittlere Rauheit) etwa 6 bis 25 µm
Geeignete Losgröße: Einzelstücke und Prototypen (Handformen) bis zu Millionen Teilen (automatisierte Formlinien)
Werkzeug- und Maschinenkosten: Modelle von einigen Hundert bis Zehntausenden Dollar; automatisierte Formlinien kosten Millionen
Geschwindigkeit: Stunden pro Form von Hand; automatisierte Linien fertigen bis zu mehreren Hundert Formen pro Stunde. Das Abkühlen kostet Minuten bis Stunden

Stärken und Grenzen

Stärken

Funktioniert mit fast jedem Metall, auch mit hochschmelzendem Eisen und Stahl
Teile von Handtellergröße bis zu vielen Tonnen
Günstige Werkzeuge, daher sind Einzelstücke und Prototypen erschwinglich
Kerne ermöglichen komplexe Innenkanäle

Grenzen

Raue Oberfläche und große Toleranzen, daher müssen wichtige Flächen bearbeitet werden
Für jedes Teil muss eine neue Form gefertigt werden
Gaslöcher (Porosität) und eingeschlossene Sandkörner können Fehler verursachen
Dünne Wände lassen sich schwer füllen; etwa 3 bis 5 mm sind praktisch das Minimum

Wo es eingesetzt wird

AutomobilbauMotorblöcke aus Gusseisen, Zylinderköpfe, Bremstrommeln, Differenzialgehäuse
Pumpen und VentilePumpengehäuse, Ventilgehäuse, Laufräder
SchwermaschinenMaschinenbetten, Getriebegehäuse, Berg- und Baumaschinen
Energie und SchifffahrtNaben von Windkraftanlagen, Turbinengehäuse, Schiffspropeller
Städtische InfrastrukturKanaldeckel, Abflussroste, Rohrverbinder
HaushaltswarenGusseiserne Pfannen, Teile für Holzöfen, Glocken

So erkennen Sie es

Eine körnige, matte Oberfläche wie feines Schleifpapier an jeder Stelle, die nicht bearbeitet wurde.
Eine dünne Naht oder eine kleine Stufe rund um das Teil: die Teilungsebene, an der Oberkasten und Unterkasten aufeinandertrafen.
Flache, abgeschliffene Stellen, an denen Einguss, Gießläufe und Speiser abgetrennt wurden.
Glänzende bearbeitete Flächen (Schraubflansche, Bohrungen) direkt neben rauen Gussflächen.

Im Vergleich mit

Feinguss1.2eine Keramikschale um eine Wachskopie liefert viel feinere Details und glattere Oberflächen, bei höheren Kosten pro Teil.Druckguss1.4eine wiederverwendbare Stahlform und hoher Druck liefern schnell präzise Aluminium- und Zinkteile, aber die Form kostet viel mehr.Vollformgießen (Lost-Foam-Verfahren)1.6nutzt ebenfalls Sand, aber das Modell ist eine Schaumstoffkopie, die in der Form bleibt und vom Metall verdampft wird.

Ansehen

dharmesh barodiya · Jeder Schritt vom Modell bis zum fertigen Gussteil in einer Lehrwerkstatt

mrpete222 · Wie eine Grünsandform von Hand in Ober- und Unterkasten gestampft wird

General Foundry Service · Wie eine industrielle Grünsandgießerei und ihr Abguss aussehen

DISA · Wie eine automatisierte Linie Formen für die Massenfertigung herstellt und abgießt

Echte Fotos ansehen

Wikipedia: Sandguss — Fotos von Formen, Formkästen, Kernen und Gussteilen, dazu ein Prozessdiagramm
Wikipedia: DISAMATIC — die automatische Maschine, die vertikal geteilte Sandformen herstellt
Fotosuche auf Wikimedia Commons

Merken

Ein wiederverwendbares Modell formt den Hohlraum; die Sandform wird nach jedem Guss zerstört.
Einguss, Gießläufe und Speiser führen Metall zu und speisen es nach und werden dann abgeschnitten.
Günstig und flexibel für jede Größe, aber rau und nur mäßig präzise.