Sandguss ist ein Metallherstellungsverfahren, bei dem geschmolzenes Metall in eine Sandform gegossen wird. Stellen Sie sich das wie Sandburgenbauen am Strand vor, nur dass anstelle von Wasser spezielle Bindemittel verwendet werden und anstelle von Luft flüssiges Metall in die gewünschte Form aushärtet.
Dieses Herstellungsverfahren gibt es seit über 6,000 Jahren. Heute wird damit alles von Motorblöcken bis hin zu dekorativen Skulpturen hergestellt.
Das Schöne am Sandguss ist seine Einfachheit. Man packt Sand um ein Modell, entfernt das Modell, sodass ein Hohlraum entsteht, und füllt diesen Hohlraum anschließend mit geschmolzenem Metall.
Zunächst erstellen Sie ein Muster – eine exakte Nachbildung des gewünschten Teils. Dieses Muster besteht in der Regel aus Holz, Kunststoff oder Metall und ist etwas größer als das endgültige Teil, um der Schrumpfung des Metalls beim Abkühlen Rechnung zu tragen.
Stellen Sie sich das Muster als eine Masterkopie vor. So wie Sie mit einem Ausstecher Teig formen, formt dieses Muster den Sand.
Füllen Sie das Modell mit speziellem Formsand in einem Metallrahmen, der als Formkasten bezeichnet wird. Der Formkasten besteht normalerweise aus zwei Hälften – der oberen Hälfte (Oberteil) und der unteren Hälfte (Unterteil).
Die Sandmischung enthält Ton und Wasser, wodurch sie wie nasser Strandsand zusammenklebt. Wenn Sie sie um das Muster herum zusammendrücken, behält sie ihre Form perfekt.
Trennen Sie die Küvettenhälften vorsichtig voneinander und entnehmen Sie die Vorlage. Sie haben nun einen perfekten Negativabdruck Ihres Teils im Sand.
In diesem Hohlraum geschieht die Magie. Er hat genau die Form des Teils, das Sie erstellen möchten.
Schneiden Sie Kanäle, sogenannte Angusskanäle, in die Sandform. Diese Kanäle leiten das geschmolzene Metall vom Eingießpunkt zur Kavität.
Sie fügen außerdem Steigrohre hinzu – vertikale Kanäle, die als Reservoirs dienen. Sie führen dem Gussstück zusätzliches Metall zu, wenn es beim Abkühlen schrumpft, und verhindern so Defekte.
Setzen Sie Ober- und Unterteil wieder zusammen und klemmen Sie sie fest. Jede Fehlausrichtung führt zu einem defekten Teil.
Kleine Stifte oder Führungen sorgen dafür, dass die beiden Hälften perfekt ausgerichtet sind. Das Gewicht des Sandes und der Klammern verhindert, dass sich die Form beim Gießen des Metalls trennt.
Erhitzen Sie das Metall, bis es vollständig flüssig ist, und gießen Sie es dann durch das Angusssystem in die Form. Die Temperatur hängt vom Metall ab – Aluminium schmilzt bei etwa 1,220 °C, während Stahl Temperaturen über 2,500 °C benötigt.
Gießen Sie gleichmäßig und kontinuierlich. Durch Anhalten und Starten können im endgültigen Guss kalte Stellen und Schwachstellen entstehen.
Lassen Sie das Metall in der Form abkühlen und aushärten. Die Abkühlzeit variiert von Minuten für kleine Aluminiumteile bis zu Stunden für große Eisengussteile.
Die zuvor hinzugefügten Steigrohre führen dem Hauptgussteil beim Schrumpfen weiterhin flüssiges Metall zu. Dadurch wird die Bildung von Hohlstellen oder Hohlräumen verhindert.
Sobald die Sandform abgekühlt ist, brechen Sie sie auseinander, um Ihr Metallteil freizulegen. Der Sand kann oft für den nächsten Guss wiederverwendet werden.
An Ihrem Teil ist zusätzliches Metall von den Angussöffnungen und Steigleitungen angebracht. Dieses muss im nächsten Schritt abgeschnitten werden.
Entfernen Sie überschüssiges Metall von Toren und Steigleitungen mit Sägen oder Schleifmaschinen. Schleifen oder strahlen Sie die Oberfläche, um alle verbleibenden Sandpartikel zu entfernen.
Je nach Bedarf können Sie das Teil auch wärmebehandeln, um es stärker zu machen, oder es für präzise Abmessungen bearbeiten.
Grünsand ist das am häufigsten verwendete Formmaterial und macht etwa 60 % aller Sandgussteile aus. Trotz seines Namens ist er nicht grün – „grün“ bedeutet, dass er Feuchtigkeit enthält.
Diese Mischung besteht aus Quarzsand (85–95 %), Bentonitton (4–10 %) und Wasser (2–5 %). Der Ton wirkt wie Klebstoff und bindet die Sandkörner zusammen, wenn er angefeuchtet wird.
Grünsand ist günstig und wiederverwendbar. Sie können ihn nach dem Gießen zerkleinern, etwas Wasser hinzufügen und sofort wieder verwenden.
Olivinsand ist ein grünliches Mineral, das extreme Hitze besser verträgt als normaler Quarzsand. Er eignet sich perfekt zum Gießen von Stahl und anderen Hochtemperaturmetallen.
Dieser Sand erzeugt glattere Oberflächenveredelung weil es sich beim Erhitzen nicht so stark ausdehnt. Weniger Ausdehnung bedeutet weniger Risse und Defekte in Ihrem Gussteil.
Der Nachteil? Olivin kostet mehr als normaler Sand und ist nicht so weit verbreitet.
Chromitsand ist der Schwergewichtsmeister unter den Formsanden. Seine hohe Wärmeleitfähigkeit leitet die Wärme schneller vom geschmolzenen Metall ab und erzeugt so feinere Kornstrukturen im Gussstück.
Dieser schnelle Abkühlungseffekt ist besonders bei schweren Stahlgussteilen wertvoll. Durch die schnellere Abkühlung werden Defekte vermieden und die mechanischen Eigenschaften des Metalls verbessert.
Chromitsand ist außerdem widerstandsfähiger gegen das Eindringen von Metall als Quarzsand. Das Ergebnis sind sauberere Oberflächen, die weniger Nachbearbeitung benötigen.
Zirkonsand weist von allen Formsanden die geringste Wärmeausdehnung auf. Während andere Sande sich bei extremer Hitze ausdehnen und reißen, bleibt Zirkon stabil.
Aufgrund dieser Stabilität eignet es sich ideal für Präzisionsgussteile, bei denen es auf Maßgenauigkeit ankommt. Es wird häufig für Komponenten in der Luft- und Raumfahrt und für Turbinenschaufeln verwendet.
Zirkon erzeugt außerdem außergewöhnlich glatte Oberflächen. Allerdings ist es die teuerste Option und kostet manchmal zehnmal mehr als Quarzsand.
Schamottesand ist recycelter Schamotteton, der zu Granulat zerkleinert wurde. Es handelt sich im Wesentlichen um vorgebranntes Keramikmaterial, das extremen Temperaturen standhält, ohne zu zerfallen.
Dieser Sand eignet sich gut für große Stahlgussteile, bei denen eine stabile Form benötigt wird, die sich nicht verschiebt oder verformt. Er ist besonders nützlich für Gussteile, deren Abkühlung Stunden dauert.
Obwohl Schamotte nicht so häufig vorkommt wie andere Sande, ist sie hervorragend wiederverwendbar. Sie übersteht mehrere Gusszyklen, ohne an Qualität einzubüßen.
Sandgussteile weisen typischerweise eine Oberflächenrauheit von 250–500 Mikrozoll auf. Die Oberflächenbeschaffenheit hängt von der Korngröße des Sandes ab – feinerer Sand erzeugt glattere Oberflächen, während grober Sand eine rauere Textur hinterlässt.
Die Wandstärke von Sandgussteilen sollte bei kleinen Gussteilen mindestens 3 mm (1/8 Zoll) und bei größeren Gussteilen mindestens 6 mm (1/4 Zoll) betragen. Bei dünneren Wänden besteht die Gefahr einer unvollständigen Füllung oder Rissbildung beim Abkühlen.
Grünsand enthält Feuchtigkeit und Ton als Bindemittel, während Trockensandformen im Ofen gebrannt werden, um die Feuchtigkeit zu entfernen. Trockensand ermöglicht genauere Abmessungen, dauert aber länger und ist teurer.
Ja, durch die Einbringung von Sandkernen in die Form entstehen Hohlräume. Nach dem Gießen werden diese Kerne herausgebrochen, um innere Hohlräume zu schaffen – ideal für Teile wie Motorblöcke mit Kühlkanälen.
Sandguss erreicht typischerweise Toleranzen von ±0.5 mm bis ±3 mm, abhängig von der Größe. Es ist weniger präzise als Druckguss oder Feinguss aber für viele Anwendungen genau genug.
