Weißes Gusseisen mit hohem Chromgehalt (Cr15–Cr28), das im LFC-Verfahren (Lost Foam Casting) hergestellt wird, bietet eine hohe Abriebfestigkeit in Kombination mit einer präzisen, endkonturnahen Geometrie. Diese Kombination reduziert die Aufmaße bei der Grobbearbeitung, eliminiert Entformungsschrägen und senkt die Gesamtkomponentenkosten für stark beanspruchte Anwendungen im Bergbau, in der Zementindustrie, in der Energieerzeugung und in der Zuschlagstoffverarbeitung.
Beim Guss mit verlorenem Schaum werden herkömmliche Formen aus grünem Sand oder Harzsand durch Modelle aus expandierbarem Polystyrol (EPS) ersetzt, die in ungebundenen Quarzsand eingebettet sind. Während des Gießens verdampft das geschmolzene Eisen mit hohem Chromgehalt das EPS-Muster und ersetzt es durch eine exakte metallische Geometrie. Dieser Prozess sorgt für enge Maßtoleranzen (ISO 8062-3 CT6–CT8), eliminiert herkömmliche Formtrennlinien und erzeugt glatte Oberflächen (Ra 12,5–25 µm), wodurch schwer{9}}zu{10}}hochverchromte Komponenten mit komplexen inneren Durchgängen, dünnen Wänden und eingegossenen Merkmalen mit minimaler Nachbearbeitung möglich werden.
Herstellungsprozess
Die Schaumgusssequenz mit hohem -Chrom-Eisen-Verlust folgt sieben kontrollierten Schritten:
Mustertooling und Vor-Erweiterung
Expandierbare Polystyrolkügelchen mit hoher Dichte (0,022–0,026 g/cm³) werden einer Vorexpansion, Alterung und automatischen Aluminiumformeinspritzung unterzogen, um Mustersegmente zu bilden.
Montage und Anguss
Mustersegmente werden mit Schmelzkleber verklebt. Anschnittsysteme für Läufer und Steigrohre werden direkt in die EPS-Baugruppe integriert.
Anwendung einer feuerfesten Beschichtung
Die Baugruppen werden 2–3 Mal in eine wasserbasierte Keramikaufschlämmung (Zirkon/Siliziumdioxid-Mischung) getaucht, um eine durchlässige, hochfeste Hülle (1,5–2,5 mm Dicke) zu bilden, und dann in temperaturkontrollierten Räumen (45–50 Grad, relative Luftfeuchtigkeit) getrocknet<40%).
Verdichtung und Flaschenverpackung
Die getrocknete beschichtete Musterbaugruppe wird in einen Einzelzellenkolben gegeben. Trockener, ungebundener Quarzsand (AFS 45–55) wird um das Muster herum eingefüllt, während dreiachsige Vibrationen angewendet werden, um eine maximale Sandpackungsdichte zu erreichen.
Vakuum-Unterstütztes Ausgießen
Im Kolben herrscht ein Unterdruck (0,03–0,05 MPa). Geschmolzenes Eisen mit hohem Chromgehalt bei 1.420 bis 1.480 Grad gelangt in den Kolben und verdampft sofort das EPS-Muster, während es unter Vakuumeinschluss seine genaue Form annimmt.
Ausschütteln und Reinigen
Die Gussteile kühlen in der Form unter kontinuierlichem Vakuum ab. Sobald die Gussteile abgekühlt sind, fallen sie frei aus dem ungebundenen Sand ab. -Dadurch werden Schäden durch mechanische Sandausschüttung vermieden.-Anschließend erfolgt das Strahlen (SA 2.5).
Wärmebehandlung
Gussteile werden einer Destabilisierungserwärmung (950 Grad – 1.050 Grad), Luftabschreckung/Umluftkühlung und Spannungsarmglühen (200 Grad – 300 Grad) unterzogen, um Matrixmikrostrukturen in Martensit mit eingebetteten M7C3-Karbiden umzuwandeln.
Materialien und technische Spezifikationen
Bereich der chemischen Zusammensetzung (ASTM A532 / EN 12513)
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Notenstandard |
ASTM-Klasse |
Cr (%) |
C (%) |
Mo (%) |
Ni (%) |
Mn (%) |
Si (%) |
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ASTM A532 Klasse II |
Typ B (15 % Cr) |
14.0–17.0 |
2.4–3.6 |
0.5–1.5 |
0,5 max |
0.5–1.5 |
1,0 max |
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ASTM A532 Klasse II |
Typ D (20 % Cr) |
18.0–23.0 |
2.0–3.3 |
1.0–2.5 |
1,5 max |
0.5–1.5 |
1,0 max |
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ASTM A532 Klasse III |
Typ A (25 % Cr) |
23.0–30.0 |
2.3–3.0 |
1,5 max |
1,5 max |
0.5–1.5 |
1,5 max |
Mechanische und physikalische Eigenschaften
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Eigentum |
Standard / Wert |
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Härtebereich (im-gegossenen Zustand) |
45–52 HRC |
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Härtebereich (hitze-behandelt) |
58–66 HRC (650–850 HV) |
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Mikrostruktur |
Dispergierte eutektische M7C3-Karbide (bis 1800 HV) in einer martensitischen Matrix |
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Aufprallenergie (Charpy V-Notch) |
5–12 J bei 20 Grad |
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Dichte |
7,6–7,7 g/cm³ |
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Maßtoleranz |
ISO 8062-3 CT6–CT8 |
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Oberflächenrauheit |
Ra 12,5–25 µm (125–250 Mikrozoll RMS) |
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Mindestwandstärke |
5,0 mm |
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Gewichtskapazität |
1,5 kg bis 1.800 kg pro Stück |
Wichtige Produktmerkmale
Design mit Nullschrägewinkel:
Eliminiert Entformungswinkel von 1 bis 3 Grad, die beim traditionellen Grünsand- oder Harzsandformen erforderlich sind, reduziert überschüssige Masse und minimiert die teure Nachbearbeitung von Legierungen mit hoher -Härte.
Integration interner Hohlräume:
Komplexe interne Strömungswege, Senkungen und Hohlräume zur Gewichtsreduzierung werden direkt über zusammengebaute EPS-Kerne ohne Kernsand, Kerndrift oder Gratlinien gebildet.
M7C3 Mikrostrukturkontrolle:
Präzise Legierungschemie und kontrollierte Wärmeprofile mit Zwangsluftabschreckung ergeben primäre eutektische M7C3-Karbide mit einer Härte von bis zu 1.800 HV und bieten eine 3–5-fache Verschleißlebensdauer von Ni-Hart- oder Manganstahl unter abrasiven Schlammbedingungen.
Nahe-Netto-Formtoleranzen:
Erreicht die ISO 8062-3 CT6–CT8-Toleranzen direkt aus der Wärmebehandlung und reduziert den Materialabtrag bei kritischen Passungen auf 1,5–3,0 mm.
Eliminierung von Teiletrennlinien:
Das Fehlen herkömmlicher Formtrennlinien verringert die Bildung von Graten, verringert den manuellen Schleifaufwand und verhindert lokalisierte thermische Spannungspunkte.
Typische Anwendungen
Laufräder für Schlammpumpen, Spiralauskleidungen, Halsbuchsen und Verschleißplatten
Hydrozyklonauskleidungen und -verteiler
SAG- und Kugelmühlen-Einlass-/Auslassauskleidungen und -roste
Brecher-Schlagleisten, Brecherplatten und Prallschürzen
Vertikalwalzenmühle (VRM) zum Mahlen von Reifen und Tischauskleidungen
Kühlere Zwischenroste und Klinkerschachtauskleidungen
Kohlenbrennerdüsen und Verschleißringe des Pulverisierers
Abluftventilatorblätter und Gehäuseauskleidungen
Rohrbögen für Bodenasche und Schleusenarmaturen
Bearbeitung und Sekundäroperationen
Auf 58–66 HRC wärmebehandeltes Eisen mit hohem Chromgehalt kann nicht mit herkömmlichem Schnellarbeitsstahl (HSS) oder Standard-Hartmetallwerkzeugen verarbeitet werden. Wir verwalten Sekundäroperationen mit speziellen Bearbeitungsprozessen:
Drehen aus kubischem Bornitrid (CBN) und PKD:Präzisionsdrehen von Innendurchmessern, Außendurchmessern und flachen Passflächen auf starren CNC-Drehmaschinen mit CBN-Wendeschneidplatten (Schnittgeschwindigkeiten 40–80 m/min).
Oberflächen- und Innenschleifen:Hochleistungs-Rotations- und Flächenschleifmaschinen mit kunstharzgebundenen Diamant- und Siliziumkarbidscheiben erreichen Flachtoleranzen von 0,02 mm und Oberflächengüten von bis zu Ra 0,8 µm.
Guss-in Gewindeeinsätzen:Für die Verschraubungsstellen werden Weichstahleinsätze (z. B. AISI 1020 oder Edelstahl 304) direkt in den hochverchromten Körper eingegossen, was ein Standardgewindeschneiden ohne Erodieren oder Hartmetall-Gewindeschneiden ermöglicht.
Funkenerosion (EDM):CNC-Drahterodiermaschinen und Senkerodiermaschinen verarbeiten Keilnuten, Sacklöcher und Montageschlitze mit engen -Toleranzen an gehärteten Bauteilen.
Qualitätskontrolle und Inspektion
Die Qualitätsüberprüfung folgt strukturierten Testprotokollen für Rohstoffe, Prozessparameter und fertige Komponenten:
Rohstoffverifizierung
Das optische Emissionsspektrometer (OES) von Thermo Fisher überprüft jede Schmelzpfanne vor dem Abstich und bestätigt die elementare Konformität mit den ASTM A532-Standards.
In-Prozessthermische Kontrolle
Schmelzpyrometrie und Thermoanalyse überwachen den Zustand des geschmolzenen Metalls vor dem Vakuumgießen.
Mikrostrukturelle Inspektion
Die metallografische Untersuchung bei 500-facher und 1000-facher Vergrößerung bestätigt die Transformation der martensitischen Matrix und verifiziert den volumetrischen Anteil von M7C3-Karbid (Zielbereich 25–45 %).
Härteprüfung
Die Tester von King Brinell und Rockwell C führen 100 %-Prüfungen der Oberflächenhärte auf kritischen Verschleißflächen durch.
Dimensions- und zerstörungsfreie Prüfung (NDT)
• CMM und Scannen: Hexagon 3D-Koordinatenmessgeräte (CMM) und 3D-Laserscanner überprüfen nahezu -nettoförmige-Abmessungen anhand von CAD-Modellen.
• Ultraschallprüfung (UT): Wird gemäß ASTM A609 zur Erkennung interner Hohlräume durchgeführt.
• Farbeindringprüfung (PT): Wird gemäß ASTM E165 für die Prüfung auf Mikrorisse an der Oberfläche durchgeführt.
• Radiografische Prüfung (RT): Verfügbar gemäß ASTM E94 für kritische Bergbau- und Energiekomponenten.
OEM- und kundenspezifische Fertigung
Wir fertigen kundenspezifische Eisenkomponenten mit hohem Chromgehalt direkt aus 3D-Modellen und 2D-Konstruktionszeichnungen des Kunden.
Technische Fähigkeiten
• CAD/CAM-Unterstützung: Direkter Import von STEP-, IGES-, SolidWorks- (.sldprt) und Parasolid- (.x_t) Dateien.
• MagmaSoft-Gusssimulation: Die Strömungs- und Erstarrungsmodellierung identifiziert potenzielle Schrumpfporosität, Kaltabschlüsse oder Lufteinschlüsse vor dem Schneiden des Werkzeugs.
• Schnelle Produktion von EPS-Werkzeugen: Hochgeschwindigkeits-CNC-Aluminium-Musterwerkzeuge liefern erste{1}Artikelmuster innerhalb von 3 bis 4 Wochen.
Workflow für Werkzeug- und Mustergenehmigung
• DFM-Review: Design-for-Manufacturability-Bewertung mit Schwerpunkt auf Wandstärkenübergängen, Verschleißzugaben und Einsatzplatzierung.
• MagmaSoft-Verifizierung: Dem Käufer vorgelegter Verfestigungsbericht.
• Schneiden von Aluminiumformen: Werkzeuge aus 6061-T6-Aluminium.
• Erstmusterprüfung (FAI): FAI-Bericht mit 3D-CMM-Scan, metallurgischem Laborbericht und Härtematrixkarte vor der vollständigen Serienproduktionsgenehmigung.
Was Käufer für eine Angebotsanfrage bereitstellen sollten
Um innerhalb von 48 Stunden ein genaues kommerzielles Angebot und eine technische Machbarkeitsbewertung zu erhalten, geben Sie die folgenden Details an:
3D-Modelle und 2D-Zeichnungen:3D-CAD-Dateien (STEP/IGES) für Geometrie und 2D-Zeichnungen (PDF), in denen kritische Bearbeitungstoleranzen, Oberflächenbeschaffenheiten und Bezugspunkte angegeben sind.
Materialspezifikation:Spezifische ASTM A532-Klassen-/Typbezeichnung, EN 12513-Klasse oder Zielbereich der chemischen Zusammensetzung.
Daten zur Betriebsumgebung:Arbeitsmedium (Schleifpartikelgröße, pH-Wert der Aufschlämmung, Aufprallgrade, Betriebstemperaturen).
Zielhärte und Wärmebehandlung:Erforderlicher HRC-Bereich (z. B. 58–62 HRC gegenüber 62–66 HRC) oder spezifische Anforderungen an die Härte.
Bearbeitungsanforderungen:Klare Identifizierung von Gussoberflächen im Vergleich zu vollständig bearbeiteten Oberflächen, einschließlich Anforderungen an Gewindeeinsätze.
Volumen- und Bestellpläne:Erstprobenmenge, jährlicher geschätzter Verbrauch (EAU) und Chargenfreigabegrößen.
Inspektions- und Zertifizierungsanforderungen:Spezifische NDT-Anforderungen (UT/PT/RT), Inspektion durch Dritte-(SGS/TÜV) oder 3.1-Materialtestzertifikate gemäß EN 10204.
Häufig gestellte Fragen
F: Wie lässt sich das Lost Foam Casting mit dem Green Sand Casting für hochchromhaltige Eisenkomponenten vergleichen?
A: Beim Guss mit verlorenem Schaum werden Formschrägen vermieden, der Rohbearbeitungsaufwand um 40–60 % reduziert, interne Kerne eliminiert und Gratlinien vermieden, die für Grünsand typisch sind. Die Oberflächenrauheit verbessert sich von Ra 25–50 µm (grüner Sand) auf Ra 12,5–25 µm.
F: Warum sollten Sie sich für Schaumausschmelzguss gegenüber Feinguss (Wachsausschmelzverfahren) entscheiden?
A: Feinguss bietet etwas engere Toleranzen, aber verlorener Schaum ist bei großen, schweren Verschleißteilen (10 kg bis 1.800 kg) deutlich kostengünstiger. Die Werkzeugkosten für verlorenen Schaum sind bei mittleren-bis-großen Bauteilen niedriger und die Produktionszykluszeiten sind kürzer.
F: Können Gussteile aus Weißgussschaum mit hohem Chromgehalt -Hochbelastungsanwendungen standhalten?
A: Eisen mit hohem Chromgehalt bieten im Vergleich zu austenitischen Manganstählen eine hohe Abriebfestigkeit, aber eine geringere Bruchzähigkeit. Für Zerkleinerungsumgebungen mit hoher Stoßbelastung passen wir die Legierungschemie an (Hinzufügen von Mo/Ni) und wenden spezielle Destabilisierungswärmebehandlungen an, um die Zähigkeit der Matrix zu maximieren, oder empfehlen Modifikationen des Verbunddesigns.
F: Was ist Ihre Standardvorlaufzeit für neue kundenspezifische Werkzeuge und Erstmuster?
A: Die Herstellung einer Aluminium-EPS-Form dauert 15–20 Tage. Erste-Muster des Artikels (einschließlich Wärmebehandlung, Bearbeitung und Prüfberichten) werden innerhalb von 7–10 Tagen nach Fertigstellung der Form versandt.
F: Welche Materialtestdokumentation ist im Lieferumfang enthalten?
A: Jeder Lieferung liegt ein EN 10204 3.1-Materialtestbericht bei, der die chemische Zusammensetzung (OES), Wärmebehandlungstemperaturprofile, Härtewerte nach dem Abschrecken und dimensionale FAI-Berichte detailliert beschreibt.
