Stranggießen

Was ist der Stranggussofen und die Stranggussausrüstung?

· Schmelzofen

Sie wenden dies auf den Prozess des Erhitzens des Graphitmaterials an, bis es flüssig wird und zum Gießen bereit ist. Induktionsöfen sind beliebt, weil sie Energie effizient nutzen.

Sie kosten je nach Kapazität des Systems zwischen $10.000 und $50.000. Es gibt viele Arten von Öfen, die Sie in Betracht ziehen können, wie zum Beispiel Hochofen, Graphitofen, usw.

· Verteilerrinne

Dadurch wird sichergestellt, dass geschmolzener Graphit gleichmäßig in der Form verteilt wird. Sie verlassen sich darauf, dass der Fluss erhalten bleibt und Unterbrechungen vermieden werden. Die Verteilerdosen reichen von $1000 bis $10000.

· Wassergekühlte Form

Hier wird der geschmolzene Graphit bearbeitet, um die gewünschte Form zu erhalten, und er härtet aus. Die Formen unterscheiden sich in Größe und Komplexität sowie im verwendeten Material und kosten zwischen $5.000 und $30.000.

· Kühlsystem

Dies dient zur Steuerung der Erstarrungsgeschwindigkeit und wird normalerweise mit Wasserstrahlen durchgeführt. Es ist von hoher Qualität und liegt zwischen $2.000 und $15.000.

· Auszahlungssystem

Dadurch wird der erstarrte Graphit kontinuierlich aus der Form entfernt. Die Kosten für die Maschinen liegen je nach Kapazität zwischen $20 000 und $100 000.

· Schneidemaschine

Damit wird der Endlosstrang auf die gewünschte Länge zugeschnitten und die Kosten liegen zwischen $5.000 und $25.000.

· Oszillator

Dieses Gerät rüttelt die Form in der X- und Y-Achse, damit das Metall nicht an den Wänden der Form kleben bleibt und gleichmäßig erstarren kann.

Was ist eine Stranggussform?

In die Stranggussform wird der geschmolzene Graphit gegossen und nimmt dann die gewünschte Struktur an. Anschließend gießen Sie das geschmolzene Material in diese wassergekühlte Form, deren Wände schnell erstarren, während das Innere geschmolzen bleibt.

Das Material fließt durch den Prozess und bildet eine feste Hülle mit gleichmäßiger Wandstärke.

Eine Form bestimmt die Qualität des Endprodukts und hilft Ihnen so, genaue und identische Teile herzustellen. Für den Graphitguss werden individuell angepasste Formen aus sehr widerstandsfähigen Materialien verwendet. Je nach Größe und Design können die Formen zwischen $5000 und $30000 liegen.

Schritte im Stranggussverfahren

Schritt 1: Schmelzen und Raffinieren

Zunächst wird Graphit in einem Induktionsofen erhitzt, bis die für den Guss geeignete Temperatur erreicht ist. Dabei wird das geschmolzene Material weiterverarbeitet, um unerwünschte Bestandteile wie Oxide oder andere Verunreinigungen zu entfernen.

Dieser Schritt ist wichtig, um die Qualität der endgültigen Graphitteile zu gewährleisten.

Zur Entfernung von Verunreinigungen können Flussmittel zugesetzt werden. Es ist wichtig, die Temperatur zu kontrollieren, da eine Überhitzung die Qualität des Graphits beeinträchtigen kann und eine Unterhitzung zu unvollständigem Schmelzen führen kann. Wenn der Prozess richtig durchgeführt wird, ist der Graphit sauberer, gleichmäßiger und führt zu einem besseren Endprodukt.

Schritt 2: Von der Schöpfkelle zum Verteiler

Nachdem der geschmolzene Graphit gefiltert wurde, wird er in eine Pfanne gegossen, die das Material in den Verteiler abgibt. Er fungiert als Reservoir, das den Fluss des geschmolzenen Graphits in die Form für den Strangguss steuert. Turbulenzen, die unerwünscht sind und zu Defekten führen, werden durch den Verteiler minimiert.

Außerdem können Sie durch den Verteiler die Durchflussrate regulieren und alle verbleibenden Verunreinigungen auffangen. Eine gute Kontrolle des Transfers von der Pfanne zum Verteiler trägt zu einem kontinuierlichen und effizienten Gießprozess bei, der die festgelegten Standards erfüllt.

Schritt 3: Schimmelzone

In der Formzone beginnt der geschmolzene Graphit bereits zu kristallisieren. Anschließend gießt man das geschmolzene Material in eine wassergekühlte Form, wobei die äußere Schicht durch die Wärmeübertragung auf das Wasser schnell erstarrt. Innerhalb der Form ist der flüssige Graphit noch flüssig, während die äußere Oberfläche bereits ausgehärtet ist.

Gießgeschwindigkeit und Abkühlraten werden angepasst, um die Dicke der geformten Schale beim Erstarren zu steuern. Die Form muss außerdem entsprechend gestaltet sein, damit Sie gleichmäßige Querschnitte und Formen des Produkts erzielen. Die richtige Handhabung dieser Phase reduziert Oberflächenfehler und erzeugt einen gleichmäßigen Graphitstrang, der für die weitere Abkühlung bereit ist.

Schritt 4: Sekundäre Kühlzone

Nach dem Austreten aus der Form wird es in der sekundären Kühlzone weiter abgekühlt. Dabei werden Wassersprays oder Luftnebel verwendet, um den Kern des Graphitstrangs einzufrieren. Dieser Schritt soll sicherstellen, dass das Material vollständig abgekühlt ist und keine Fehler wie Risse oder Hohlräume aufweist.

Dabei sollte der Abkühlungsprozess genau beobachtet werden, da eine unzureichende Kühlung zu einer ungleichmäßigen Verfestigung des Materials und somit zu minderer Qualität führt.

Schritt 5: Herausziehen und Begradigen

Nachdem der jeweilige Graphitstrang vollständig erstarrt ist, wird er über ein Abzugssystem aus der Form gezogen. Bei diesem Vorgang wird der Graphit mit einer bestimmten Geschwindigkeit gezogen, sodass es zu keinen Unterbrechungen im Gießprozess kommt.

Nach dem Herausnehmen kann der Graphit eine leichte Krümmung oder Verformung aufweisen. Verwenden Sie daher ein Glätteisen, um sicherzustellen, dass der Graphit gerade ist.

Das ordnungsgemäße Herausziehen und Richten ist entscheidend, um Fehler wie Verformungen oder Biegungen zu vermeiden, die die Qualität Ihrer Graphitteile beeinträchtigen können. Daher stellt eine sorgfältige Verwaltung der Endphase sicher, dass es im Endprodukt zu keinen Unfällen, Fehlern oder Pannen kommt.

Schritt 6: Auf Länge schneiden

Schließlich wird der kontinuierliche Graphitstrang mithilfe der Schneidemaschine auf die gewünschte Länge und Form zugeschnitten. Je nach Bedarf kann er so eingestellt werden, dass eine bestimmte Produktgröße ausgegeben wird. Dieser Schritt wird durchgeführt, um zu prüfen, ob die Graphitteile für den nächsten technologischen Prozess oder für den Versand bereit sind. Es ist wichtig, beim Schneiden ein hohes Maß an Genauigkeit zu erreichen, da falsche Längen zu Abfall oder Ausschussteilen führen.

Graphitmaterialien und Endprodukte aus Strangguss

1. Isostatischer Graphit

Sie verwenden isostatischer Graphit für seine hohen mechanischen Eigenschaften sowie seine thermische und Oxidationsstabilität. Dieses Material eignet sich für Strangguss, da es eine gleichmäßige Zusammensetzung besitzt. Die Endprodukte sind Elektroden, Tiegel und Formen aus Graphit, die in Hochtemperatur-Industrieprozessen wie der Metallurgie und Glasherstellung verwendet werden.

2. Extrudierter Graphit

Mit extrudierter Graphit, profitieren Sie von den Vorteilen der Haltbarkeit und der einfachen Bearbeitbarkeit. Es wird häufig bei der Stranggussproduktion großer Knüppel und Stangen eingesetzt. Die Endprodukte sind Graphitstangen und -blöcke, die unter anderem in Wärmetauschern, Elektroden und Gussformen verwendet werden.

3. Feinkörniger Graphit

Sie wählen Graphit mit hohem Detailgrad und hervorragender Oberflächenbeschaffenheit. Es ist ideal für Gießen kleine und detaillierte Arbeitsstücke. Die Endprodukte sind Graphitmatrizen, Düsen und Dichtungen für die Elektronik, die Luft- und Raumfahrt sowie hochpräzise Maschinenteile.

4. Kohlenstoff-Graphit

Kohlenstoffgraphit ist das ideale Material für die Herstellung verschleißfester Komponenten. Es hat sowohl die Eigenschaften von Graphit als auch von Kohlenstoff und ist ein ausgezeichnetes Schmiermittel. Die Endprodukte aus diesem Material sind Buchsen, Lager und Dichtungen für den Automobil-, Industrie- und Maschinenbau.

5. Elektrographit

Elektrographit wird verwendet, wenn die elektrische Leitfähigkeit von entscheidender Bedeutung ist. Aufgrund seiner hohen elektrischen Leitfähigkeit und thermischen Stabilität wird es in der Elektro- und Technologieindustrie häufig verwendet. Die Endprodukte enthalten Motorbürsten, elektrische Kontakte und leitfähige Teile für Elektromotoren und Generatoren.

6. Imprägnierter Graphit

Graphit ist eine Form von Kohlenstoff, die mit Harzen oder Metallen imprägniert wird, um eine höhere Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Sie verwenden es für Strangguss in korrosiven Umgebungen. Zu den Endprodukten zählen Wärmetauscher, Pumpenkomponenten und korrosionsbeständige Dichtungen und werden hauptsächlich in der chemischen Industrie verwendet.

7. Amorpher Graphit

Amorpher Graphit ist weniger rein und relativ billiger als der kristalline Typ. Er eignet sich für die Herstellung kostengünstiger Teile durch ein Stranggussverfahren. Am häufigsten werden daraus Artikel wie Bremsbeläge, Kupplungsmaterialien und Beschichtungen für Gießereien hergestellt.

8. Graphitverbundstoffe

Graphitverbundstoffe sind Materialien, die mit anderen Materialien kombiniert wurden, um die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Endprodukts zu verbessern. Sie werden zur Herstellung von Hochleistungskomponenten verwendet. Die Endprodukte bestehen aus Teilen für die Luft- und Raumfahrt, Raketendüsen und anderen Komponenten für Hightech-Industrien, die Festigkeit und Hitzebeständigkeit erfordern.

Vorteile des Stranggießens

· ICHErhöhte Effizienz

Durch Strangguss ist es möglich, eine große Anzahl von Graphitkomponenten herzustellen, ohne den Prozess zu stoppen. Dieser Prozess ist kontinuierlich, sodass Sie die Form nicht für jede neue Produktcharge neu formen müssen.

Dadurch wird der Zeitverlust bei der Produktion erheblich minimiert und Sie können eine höhere Produktionsleistung bewältigen.

· Höhere Ausbeute

Dies führt zu einer verbesserten Materialeffizienz beim Stranggießen, da nicht wie bei herkömmlichen Verfahren mehrere Chargen hergestellt werden müssen. Durch die Möglichkeit, geschmolzenen Graphit direkt in eine kontinuierliche Form zu verfestigen, können nahezu endkonturierte oder nahezu fertige Produktformen hergestellt werden. Normalerweise wird dadurch kein zusätzliches Material benötigt und weniger Bearbeitungsvorgänge erforderlich, was zur Senkung der Materialkosten beiträgt.

· Bessere Qualitätskontrolle

Beim Stranggießen können Sie Aspekte wie Abkühlraten, Gießgeschwindigkeit und Materialfluss mit hoher Genauigkeit steuern. Dies führt zu gleichmäßigen Graphitteilen mit möglichst wenigen Oberflächen- oder Innenfehlern.

Durch gleichbleibende Bedingungen können Sie sich auf die Stärke und Größe Ihrer Produkte verlassen.

· Reduzierte Kosten

Durch Stranggussmanagement können Sie Ihre Betriebskosten durch verbesserte Materialeffizienz und reduzierten Energieverbrauch minimieren. Durch die Reduzierung von Defekten senken Sie die Kosten für Nacharbeit und Materialverschrottung. Außerdem verbrauchen Stranggussanlagen weniger Energie als Batch-Gussanlagen, sodass Sie weniger für Strom und Kraftstoff ausgeben.

· Vorteile der Automatisierung

Die Automatisierung des Stranggießens sorgt für mehr Genauigkeit und Effizienz. Ausgefeilte Systeme ermöglichen es Ihnen, wichtige Faktoren wie Temperatur, Geschwindigkeit und Kühlung selbst zu steuern. Dies trägt dazu bei, menschliche Eingriffe zu minimieren, und das bedeutet, Kosten zu sparen, die sonst für die Bezahlung der Arbeitskräfte angefallen wären.

Einschränkungen beim Stranggießen

· Operative Herausforderungen

Einige Betriebsprobleme beim Stranggießen lassen sich nur schwer lösen, beispielsweise die Durchfluss- und Temperaturregelung. Änderungen der Gießgeschwindigkeit oder der Abkühlraten können zu Problemen wie Rissen oder unebenen Oberflächen führen.

Maschinenausfälle oder Störungen in der Materialversorgung können zu Produktionsverzögerungen und damit zu einer Verringerung der Produktivität führen.

· Materialspezifische Aspekte

Beim Stranggießen gibt es auch Materialbeschränkungen, insbesondere bei der Verwendung von Graphit. Graphit hat andere Eigenschaften wie Wärmeleitfähigkeit und Phasenumwandlung als Metalle, was bedeutet, dass Ausrüstung und Prozesse angepasst werden müssen. Um Probleme wie innere Defekte oder schlechte Oberflächenqualität aufgrund ungleichmäßiger Erstarrung zu vermeiden, müssen Sie die Abkühlungsraten kontrollieren.

Darüber hinaus sind bestimmte Graphitsorten anfälliger für Oxidation und müssen durch Einkapselung in inerter Atmosphäre oder durch Beschichtung geschützt werden.

· Wartung und Verschleiß

Stranggussanlagen unterliegen einem hohen Verschleiß, insbesondere im Hochtemperaturbetrieb. Die Kokille, das Kühlsystem und die Entnahmemechanismen stehen in ständigem Kontakt mit der Kokille und den Produkten. Sie sind häufig Belastungen ausgesetzt, die Verschleiß verursachen, der wiederum die Qualität des Endprodukts beeinträchtigt.

Um das Beste daraus zu machen, müssen Sie es regelmäßig warten lassen, was sich als kostspielig und unpraktisch erweisen kann. Wenn Geräte ausfallen, sinkt die Produktivität; verschlissene Teile können Probleme wie eine schlechte Oberflächenbeschaffenheit oder strukturelle Probleme bei Graphitkomponenten verursachen.

Zu berücksichtigende Faktoren beim Stranggießen

· Zaubergeschwindigkeit

Wenn die Geschwindigkeit zu hoch ist, können im Prozess Oberflächenfehler und eine ungleichmäßige Verfestigung auftreten. Wenn sie zu langsam ist, sinkt die Produktionseffizienz, außerdem kann der geschmolzene Graphit abkühlen und es bilden sich Risse im Inneren. Auf diese Weise wird die Form gleichmäßig gefüllt und der Durchsatz ist auch für den Prozess recht gut.

· Abkühlungsrate

Es ist wichtig, den Abkühlungsmechanismus so zu regulieren, dass sich die Außenschale gleichmäßig entwickelt, während der Kern langsam aushärtet. Bei zu schneller Abkühlung können Risse oder innere Defekte entstehen; eine langsame Abkühlung kann zu einer mangelnden Verfestigung führen.

Dies erreichen Sie mit Hilfe von Wassersprays und Luftnebeln in der sekundären Kühlzone. Die Kühlrate variiert je nach Graphittyp und hilft Ihnen, eine bessere Produktqualität und strukturelle Stabilität zu erreichen.

· Kokillenoszillation

Die Schwingung der Form hilft dabei, ein Anhaften des Graphits an den Formwänden beim Erstarren zu verhindern. Zum Entfernen verändert man Frequenz und Amplitude, sodass sich zwischen Graphit und Form ein dünner Fettfilm bildet.

Eine unzureichende Schwingung des Materials kann dazu führen, dass Graphit an der Form kleben bleibt und Oberflächenfehler wie Risse oder Narben entstehen.

Die Schwingung der Form muss entsprechend den thermischen Eigenschaften des Graphits gesteuert werden, um Defekte zu reduzieren und eine sehr feine Oberflächenbeschaffenheit zu erreichen.

Füllstandsregelung für Gießtrichter und Formen

Damit ein einwandfreier Guss gelingt, müssen die Füllstände in Gießpfanne und Form konstant sein. Sie beobachten den Fluss des geschmolzenen Graphits durch die Gießpfanne, damit er gleichmäßig und mit konstanter Geschwindigkeit in die Form fließt.

Jede Änderung des Füllstands in der Gießpfanne oder der Form führt zu Dickenänderungen oder Oberflächenfehlern im Endprodukt.

Oberflächen- und Innenfehler beim Stranggießen

Oberflächendefekte

Häufige Oberflächendefekte: Beim Stranggießen können häufige Defekte wie Schwingungsspuren, Oberflächenrisse und Narbenbildung auftreten. Schwingungsspuren werden durch flache Linien angezeigt und entstehen aufgrund unsachgemäßer Kokillenschwingungen, während Oberflächenrisse aufgrund von Abweichungen bei der Kühlung oder einem Feststecken der Kokille entstehen.

Ursachen: Die falsche Abkühlrate, die falsche Gießgeschwindigkeit oder Probleme mit der Form, wie z. B. schlechte Schmierung oder schlechte Schwingung. Ein weiteres häufiges Problem, das bei inkonsistenter Formtemperatur auftreten kann, sind Risse oder eine unebene Oberfläche.

Interne Defekte

Arten von inneren Defekten: Es besteht auch das Risiko, minderwertigen Graphit zu erhalten, der durch Porosität, Entmischung und Hohlräume gekennzeichnet ist. Porosität sind kleine Gashohlräume, die eingeschlossen werden, wenn ein Material in einen festen Zustand übergeht.

Von Entmischung spricht man, wenn die Werkstoffkomponenten ungleichmäßig erstarren und sich Schwachstellen bilden.

Auswirkungen: Innere Defekte sind auf unsachgemäße Erstarrung und Temperaturgradienten zurückzuführen. Dazu gehören Spannungen, Risse aufgrund ungleichmäßiger Erstarrung infolge schneller Abkühlung oder unsachgemäßer Temperaturkontrolle sowie schwache innere Merkmale, die die mechanischen Eigenschaften Ihrer Graphitteile beeinträchtigen.

Präventionstechniken

Um die Entstehung von Defekten zu verhindern, sind die richtigen Gießgeschwindigkeiten, die richtigen Abkühlgeschwindigkeiten der Legierungen und die richtige Schwingung der Formen erforderlich. Um Oberflächenrisse oder Porosität zu vermeiden, sollten Sie die Formtemperatur und das Kühlsystem häufig kontrollieren. Automatisierte Gusskontrollen ermöglichen es Ihnen, die Gussbedingungen auf das gewünschte Niveau zu bringen und sowohl Oberflächen- als auch Innenfehler zu minimieren.

FAQs

1. Können Sie Graphitformen für Strangguss verwenden?

Ja, Graphitformen werden aufgrund ihrer hohen Wärmeleitfähigkeit, hohen chemischen Beständigkeit und ihres niedrigen Wärmeausdehnungskoeffizienten häufig in Stranggussverfahren eingesetzt. Sie tragen zur Gleichmäßigkeit der Abkühlung bei und verhindern das Anhaften des Metalls an den Wänden der Form.

2. Was ist eine Graphitmatrize für das Weitergießen?

Eine Graphitform ist eine spezielle Form, die beim Stranggießen verwendet wird, um eine Querschnittsform des geschmolzenen Metalls zu erzeugen. Sie wird normalerweise aus hochwertigem Graphit hergestellt und ist so konstruiert, dass sie den hohen Temperaturen und Drücken standhält, die während des Prozesses erforderlich sind.

3. Strangguss vs. Sandguss

Stranggießen ist ein effizienteres und moderneres Verfahren, bei dem ein durchgehendes Stück Metall hergestellt wird. Beim Sandgießen wird flüssiges Metall in eine Sandform gegossen und abkühlen und erstarren gelassen.

4. Wie ist der Vergleich zwischen Blockguss und Strangguss?

Beim Barrengussverfahren wird geschmolzenes Metall in eine Form gegossen und in der Form erstarren gelassen, um diskret geformte Objekte, sogenannte Barren, herzustellen.

Durch Strangguss entsteht eine Metallspule ohne Unterbrechung und kann ohne zusätzliches Schmieden direkt zur Herstellung anderer Produkte verwendet werden.

Abschluss

Durch Stranggießen können Sie die Effizienz, Produktqualität und Rohstoffnutzung bei der Graphitherstellung verbessern.

Auf diese Weise können Sie durch die Berücksichtigung der Schlüsselfaktoren und möglichen Mängel bessere Prozessansätze bereitstellen und die Entwicklung hochwertiger Graphitteile für die industriellen Anforderungen vorantreiben.