Formherstellung

Herstellung von Gießformen aus Sanden, denen Binder (Bentonit, Harz, Wasserglas u. ä.) sowie verschiedene Zusatzstoffe zugesetzt werden.

Grundsätzlich wird zwischen Formen für Klein- Mittel- und Großguss unterschieden, wonach sich auch die Formherstellung nach Hand- und Maschinenformen unterscheidet. Der eigentliche Handformguss hat großtechnisch heute keine Bedeutung mehr. Selbst kleinste Serien werden mit anderen Verfahren (z. B. Rapid Prototyping) realisiert. Der Großguss (Herd- oder Bodenformen) ist mittlerweile auch mechanisiert bzw. teilweise automatisiert (Formstoffslinger), so dass auch hier nicht mehr vom klassischen Handformverfahren gesprochen werden kann.

Ein Sonderfall beim Handformverfahren ist das kastenlose Formen mit Hilfe eines sog. Abschlagrahmens oder Abschlagkastens, der nach dem Trennen der Form vom Modell geöffnet wird, so dass ein kastenloser Formblock verbleibt. Eine spezielle Art des Hand- und Bodenformens ist das Schablonieren.

Beim Maschinenformen werden Formmaschinen und -automaten mit entsprechenden Modelleinrichtungen verwendet. Hier unterscheidet man zwischen kastengebundenen Verfahren und kastenlosen Formen (z. B. bei Disamatic-Anlagen).

Die Formqualität ist gekennzeichnet durch:

  • die Exaktheit der Konturenwiedergabe
  • die Form- und Konturenstabilität
  • die Isotropie der Eigenschaften (Verdichtungsgleichmäßigkeit)
  • den gießtechnologischen Zustand der Form

Die wichtigsten Einflussgrößen auf die erreichbare Formenqualität als Grundlage für eine hohe Gussstückqualität sind:

  • die Formstoffqualität
  • die Parameter des Formbildungsprozesses
  • die Gussstückgestalt

Für den Prozess der Formherstellung mit bentonitgebundenen Formstoffen sind die Dichte und das Festigkeitsverhalten bestimmende Merkmale. Die Formherstellung, d.h. die Abbildung des gestaltgebenden inneren Formhohlraumes und der äußeren Formballenabmessungen vollzieht sich in drei Etappen:

1. Das Einbringen des feuchten, schüttfähigen Formstoffes in den Formkasten bzw. in die Formkammer. Dieser Teilprozess übt einen entscheidenden Einfluss auf die erreichbare Formenqualität aus. Formfestigkeit und Dichte sowie die Gleichmäßigkeit der Formeigenschaften werden wesentlich von der Höhe und Gleichmäßigkeit der Schüttdichte vor der Hauptverdichtung bestimmt. Aus diesem Grunde sollte das "Formkastenfüllen" besser als "Konturenvorbildung" bezeichnet werden. Vor allem das gleichmäßige Einbringen des Formstoffes in Schattenbereiche der Modellkonturen und zwischen Modell und Formkasten sowie das Verhindern von Brückenstrukturen ist von besonderer Bedeutung, um Gussfehler (z.B. örtliche Penetration) zu vermeiden. Durch so genannte Füllhilfen (Areatoren, Siebe, Vibration, Unterdruck u. ä.) kann positiver Einfluss genommen werden.

Das Schüttverhalten charakterisiert die Formstoffeigenschaften im aufbereiteten, losen Zustand vor dem Verdichten (s. Verdichtung). Es übt besonders im Hinblick auf die Ausbildung schwieriger Modell- bzw. Formkonturen großen Einfluss aus. Ein gutes Schütt- bzw. Auslaufverhalten der Formstoffe sichert, dass auch komplizierte Modellkonturen und Hinterschneidungen, schwierige Formballen und so genannte Formtaschen mit Formstoff gefüllt werden und so die Genauigkeit der Abbildung der Modellkontur erreicht wird.

Moderne Formmaschinen benötigen Formstoffe mit einem guten Schüttverhalten, da der Füllvorgang sehr schnell erfolgt, eine große Formstoffmenge dosiert und eine gleichmäßige Verteilung über den Querschnitt und die Höhe des Formkastens bzw. der Formkammer erreicht werden muss. Das Ziel der Konturenvorbildung besteht darin, im gesamten Formvolumen einschließlich der Modellkonturen eine möglichst gleichmäßige Dichte des Formstoffes zu erreichen.

2. Das Verfestigen des tongebundenen Formstoffes durch die Verdichtung ("Konturenverfestigung"). Das Ziel dieses Abschnittes ist eine hohe und gleichmäßige Verdichtung über die gesamte Form. Verdichtungsart, Verdichtungsintensität, Formstoffqualität (Festigkeit, Fließbarkeit, "Gängigkeit"), Verdichtungshilfen (Presshauptgestaltung, verschiedene Pressvarianten, Fluidisierung) sind wesentliche Einflussgrößen.
Die Verdichtung des losen, geschütteten Formstoffes führt zur Ausbildung und Verfestigung der Formkonturen.

3. Das Ausformverhalten (Trennen der verdichteten Form vom Modell) hat das Ziel, die ausgebildete und verfestigte Formkontur und den Formballen insgesamt fehlerfrei zu erhalten. Neben der Einflussnahme technischer Größen (Vibration, Gleitmittel, Modellbeschaffenheit, Formschrägen) übt die Formstoffqualität (Verformbarkeit, Plastizität, Zugfestigkeit) einen entscheidenden Einfluss aus.

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