Die Gießposition eines Gussstücks bezieht sich auf den Zustand und die Ausrichtung des Gussstücks in der Form während des Gießens. Es wirkt sich direkt auf die Struktur der Werkzeuge (z. B. Muster und Kernkästen) und die Verfahren für Vorgänge wie Kernsetzen, Formenschließen und Reinigen aus und kann auch die nachfolgende Bearbeitung beeinflussen. Die Gießposition kann von der Formposition (Schließposition) und der Abkühlposition des Gussstücks abweichen. Horizontales Gießen, vertikales Gießen und Schräggießen stellen nicht die Gießposition selbst dar, sondern geben lediglich die räumliche Ausrichtung der Trennfuge beim Gießen an.
Die Gießposition wird im Allgemeinen nach Auswahl des Formverfahrens festgelegt. Dies sollte umfassend in Verbindung mit der Größe des Gussstücks, den Struktureigenschaften, den Legierungseigenschaften, der Produktionscharge und den Produktionsbedingungen des Unternehmens berücksichtigt werden. Die vorgeschlagenen Prozesspläne sollten analysiert und verglichen werden, um die geeignete Gießposition auszuwählen. Eine korrekte Gießposition sollte die Herstellung einwandfreier Gussteile gewährleisten und gleichzeitig das Formen, die Kernherstellung und die Reinigungsvorgänge erleichtern. Die allgemeinen Grundsätze zur Bestimmung der Gießposition lauten wie folgt:
(1) Kritische Abschnitte sollten unten platziert werden.
Beim Gießen neigen Verunreinigungen wie Gase, Schlacke und Sandpartikel dazu, nach oben zu schweben. Folglich ist der obere Teil eines Gussstücks anfällig für Fehler wie Gasporosität, Schlackeneinschlüsse und Sandeinschlüsse, was bedeutet, dass die Wahrscheinlichkeit von Gussfehlern im oberen Teil deutlich höher ist als im unteren Teil. Darüber hinaus profitiert der untere Teil des Gussteils während der Erstarrung vom statischen Druck der darüber liegenden Metallschmelze und erhält Zufuhr, was zu einer dichteren Struktur führt. Daher sollten kritische Abschnitte eines Gussteils nach Möglichkeit unten platziert werden. Beispielsweise ist die Führungsschienenoberfläche eines Werkzeugmaschinenbetts eine kritische Oberfläche, die frei von Fehlern wie Sandlöchern, Gasporosität, Schlackeneinschlüssen, Rissen und Schrumpfporosität sein muss und eine dichte, gleichmäßige Struktur mit garantierter Härte erfordert. Obwohl der Führungsschienenabschnitt relativ dick und groß ist, ist es bei einem Werkzeugmaschinenbett aus Grauguss die optimale Gießposition, wenn die Führungsschienenoberfläche nach unten zeigt.
(2) Wichtige Bearbeitungsflächen sollten nach unten zeigen oder auf der Seite liegen.
Da der obere Teil eines Gussteils anfällig für Fehler wie Gasporosität, Schlackeneinschlüsse und Sandeinschlüsse ist, ist die Wahrscheinlichkeit solcher Fehler an der Unterseite oder an den vertikalen Seitenflächen geringer. Daher sollten wichtige Flächen eines Gussstücks nach unten zeigen oder auf der Seite liegen. Wenn eine Bearbeitungsfläche nach oben gerichtet sein muss, sollte die Bearbeitungszugabe entsprechend erhöht werden, um sicherzustellen, dass nach der Bearbeitung keine Mängel zurückbleiben.
Bei zylindrischen Gussteilen wie Krantrommeln und -rollen ist die äußere Zylinderfläche die wichtige Oberfläche, die nach der Bearbeitung eine gleichmäßige Struktur und Fehlerfreiheit erfordert. Die optimale Gießposition für diese besteht darin, dass die äußere Zylinderfläche vertikal ausgerichtet ist. Bei Zahnrädern ist die Zahnoberfläche die primäre Arbeitsfläche und sollte nach unten zeigen, um eine dichte Struktur zu gewährleisten und Gussfehler zu vermeiden.
(3) Große ebene Flächen sollten nach unten zeigen oder geneigt sein.
Beim Gießen eines Gussstücks mit einer großen ebenen Oberfläche steigt die Metallschmelze langsam im Formhohlraum auf. Diese längere Einwirkung von Strahlungswärme kann dazu führen, dass Sand aus der Form fällt, was zu Defekten wie Sandeinschlüssen, Sandlöchern und Gasporosität auf der flachen Oberfläche führt. Daher sollten große flache Oberflächen von Gussteilen idealerweise nach unten zeigen. Bei großen plattenförmigen Gussteilen kann Schräggießen angewendet werden. Dies trägt dazu bei, den Fluss des geschmolzenen Metalls beim Befüllen zu konzentrieren, erhöht die Anstiegsgeschwindigkeit des Niveaus des geschmolzenen Metalls und hilft, Defekte wie Sandkrusten und Einschlüsse zu verhindern. Beim Schräggießen wird der Wert H (Höhenunterschied) je nach Kolbengröße im Allgemeinen auf einen Bereich von 200–400 mm eingestellt.
(4) Sorgen Sie für eine ausreichende Formfüllkapazität des Gussteils.
Dünnwandige Abschnitte eines Gussteils bieten einen größeren Strömungswiderstand, kühlen schneller ab und haben eine schlechtere Füllkapazität. Diese dünnen Abschnitte sollten im unteren Teil der Form, an der Seite oder unterhalb des Angusses platziert werden, um Defekte wie Fehlläufe und Kaltabschlüsse, beispielsweise bei Motorendabdeckungen und Kurbelgehäusen, zu verhindern.
(5) Bevorzugen Sie die beabsichtigte Erstarrungssequenz.
Die Gießposition sollte der gewünschten Erstarrungssequenz förderlich sein. Bei Gussteilen aus Legierungen mit hoher Erstarrungsschrumpfung oder mit ungleichmäßigen Wandstärken, die zu Lunkerbildung und Porosität neigen, sollte bei der Wahl der Gießposition die Erzielung einer gerichteten Erstarrung im Vordergrund stehen. Die dickeren Abschnitte des Gussteils sollten vorzugsweise oben oder an der Seite angeordnet sein, um die Platzierung von Steigleitungen für die Zuführung zu erleichtern. Beispielsweise werden die dickeren Abschnitte eines Zylinderkopfs oben platziert, um die Platzierung eines Steigrohrs zu ermöglichen und so eine gerichtete Erstarrung von unten nach oben zu ermöglichen.
(6) Erleichtern Sie die Positionierung des Kerns, stabilen Halt und erleichtern Sie das Einsetzen des Kerns, das Schließen der Form und die Inspektion.
Die Gießposition sollte die Positionierung und stabile Abstützung der Sandkerne erleichtern und eine reibungslose Entlüftung gewährleisten. Hängende Kerne (vom Oberkasten getragene Kerne), hängende Kernbaugruppen oder freitragende Kerne sollten so weit wie möglich vermieden werden. Hängende Kerne können dazu führen, dass der Oberkastensand beim Schließen und Gießen der Form zusammenbricht oder versagt. Das Platzieren hängender Kernbaugruppen im Oberkasten ist betrieblich unpraktisch. Auskragende Kerne sind instabil und neigen aufgrund der Auftriebskräfte der Metallschmelze beim Befüllen zu Verschiebungen, was zu Formungenauigkeiten führt. Daher sollten sie vermieden werden. Darüber hinaus sollte bei der Wahl der Gießposition die Bequemlichkeit der Kerneinstellung, des Formschließens und der Inspektion berücksichtigt werden.
(7) Versuchen Sie, die Schließposition der Form, die Gießposition und die Kühlposition des Gussteils konsistent zu halten.
Das Umdrehen der Form ist nicht nur arbeitsintensiv, sondern kann auch leicht zu Kernverschiebungen, Sandtropfen, Auslaufen und anderen Fehlern führen. Daher sollten bei der Prozessgestaltung die Schließposition der Form, die Gießposition und die Kühlposition des Gussteils idealerweise konsistent sein, um ein Umdrehen der Form nach dem Schließen oder Gießen zu vermeiden. Um das Formen zu erleichtern, wird manchmal eine Methode wie „horizontal formen, vertikal gießen“ angewendet. Beispielsweise kann bei der Herstellung von Kurbelwellen aus Sphäroguss die Form nach dem Gießen vertikal aufgestellt werden, sodass sich das Steigrohr oben befindet, um die Zuführung zu erleichtern. Oder „horizontal formen, geneigt gießen“, wie z. B. geneigtes Gießen für Plattengussteile. Wenn die Gießposition nicht mit der Schließposition (oder Kühlposition) übereinstimmt, sollte dies in der Gießprozesszeichnung deutlich angegeben werden.
Die oben genannten sind allgemeine Grundsätze zur Bestimmung der Gießposition. Oftmals können nicht alle diese Prinzipien gleichzeitig erfüllt oder in einem einzigen Gussstück verkörpert werden. Manchmal können diese Prinzipien bei der Umsetzung für dasselbe Casting sogar miteinander in Konflikt geraten. Dies erfordert vom Prozessentwickler eine flexible Festlegung der Gießposition auf der Grundlage der Struktureigenschaften, Qualitätsanforderungen und Produktionsbedingungen des Gussstücks, um Produktionsabläufe zu erleichtern, Gussfehler zu vermeiden oder zu minimieren und die Gussqualität sicherzustellen.
