Konstruktionsrichtlinien für Feingussteile

Wanddicke

Gleichmäßige Wände sind die wichtigste Einzelregel. Querschnitte ähnlicher Dicke erstarren gemeinsam, speisen einander und verziehen sich weniger. Als allgemeiner Richtwert der Industrie sind bei Stahl und nichtrostendem Stahl Wände von etwa 2 bis 3 mm über mäßige Flächen üblich erreichbar, örtlich oder bei Kleinteilen auch dünner, bei Aluminium etwas dünner. Das praktische Minimum hängt vom Fließvermögen der Legierung, vom Fließweg und von der Wandfläche ab und wird je Teil bestätigt.

Die maximale Dicke wird durch die Speisung begrenzt, nicht durch die Füllung. Isolierte Materialanhäufungen erstarren zuletzt und neigen zu Lunkern. Wo Masse funktional nicht nötig ist, sollte sie ausgespart oder durch Rippen ersetzt werden.

Übergänge, Rundungen und Ecken

Wo sich die Dicke ändern muss, vermeidet ein keilförmiger Übergang über ein Mehrfaches der Dickendifferenz ein Wärmezentrum am Knoten. L-, T- und X-Knoten häufen Masse an; versetzte Rippen oder ein ausgesparter Knoten verringern sie.

Innenecken sollten stets gerundet sein. Scharfe Ecken konzentrieren Spannungen bei der Schwindung, begünstigen Warmrisse und lassen sich schlecht mit Schlicker beschichten. Üblich ist ein Radius von mindestens etwa 1 mm; an belasteten Knoten sind größere, der Wanddicke angepasste Radien vorzuziehen. Außenecken dürfen schärfer sein, ein kleiner Radius verbessert jedoch Schalenbedeckung und Kantenqualität.

Formschräge

Die meisten Flächen eines Feingussteils benötigen keine Schräge, da nur das Wachsmodell ein Werkzeug verlassen muss. Kleine Schrägen an tiefen Taschen und langen Kernen im Werkzeug erleichtern das Auswerfen und verbessern die Gleichmäßigkeit; der Werkzeugbauer schlägt vor, wo sie sinnvoll sind.

Bohrungen, Schlitze und Kanäle

Bohrungen lassen sich gießen, wenn Schlicker und Besandung sie erreichen, beschichten und darin trocknen können. Allgemein dürfen Durchgangsbohrungen im Verhältnis zum Durchmesser länger sein als Sacklöcher, und Bohrungen unter wenigen Millimetern Durchmesser werden meist gebohrt. Für enge Schlitze gilt dieselbe Logik. Lange, enge oder gekrümmte Innenkanäle benötigen vorgeformte Keramikkerne, die Kosten verursachen und Zugang zum Entkernen erfordern. Gewinde werden in der Regel geschnitten; grobe Außengewinde lassen sich teils gießen.

Hinterschnitte und Hohlräume

Hinterschnitte, die im Druckguss oder beim Schmieden unmöglich oder teuer wären, sind Routine: Sie entstehen durch Schieber im Wachswerkzeug, lösliche Kerne oder gefügte Modellsegmente. Jede Lösung erhöht Werkzeug- oder Arbeitsaufwand etwas; der Nutzen ist abzuwägen, die Funktion sollte aber nicht geopfert werden, um sie zu vermeiden.

Rippen und Augen

Rippen versteifen dünne Wände und helfen, Verzug zu beherrschen. Sie sollten etwas dünner sein als die gestützte Wand, am Fuß gerundet und so angeordnet, dass an Kreuzungen keine Masse entsteht. Augen für Bohrungen und Gewinde sollten an Wände oder Rippen angebunden sein, damit sie gespeist werden können, und mäßig hoch bleiben.

Ebenheit, Geradheit und Verzug

Große ebene, dünne Flächen neigen zum Einfallen oder Verwerfen. Rippen, leichte Wölbung, Durchbrüche oder eine gestufte Gestaltung verbessern die Stabilität. Lange, schlanke Teile müssen gegebenenfalls gerichtet werden, was in den Toleranzen zu berücksichtigen ist; siehe Toleranzen.

Anschnitt und Speisung aus Sicht des Konstrukteurs

Ein Gussteil braucht mindestens eine Fläche für den Anschnitt, möglichst an einem dicken Querschnitt und auf einer bearbeiteten oder nicht funktionalen Fläche. Zulässige und verbotene Anschnittbereiche in der Zeichnung helfen der Gießerei. Höhe und Lage des Anschnittrests sollten vereinbart werden.

Bearbeitungszugabe und Bezüge

Zu bearbeitende Flächen benötigen ein Aufmaß, das nach Gusstoleranz, Verzug und etwaiger Randschicht noch sauber wird; je nach Größe liegt es als Richtwert oft bei 0,5 bis 2 mm je Fläche, Bearbeitungszugabegrade definiert ISO 8062-3. Bezugsstellen für den ersten Bearbeitungsschritt sollten auf stabilen Gussflächen liegen, abseits von Anschnitten und Werkzeugtrennungen, und dieselben Punkte sein, die für die Maßprüfung verwendet werden.

Integralbauweise und Gewichtsreduzierung

Feinguss rechnet sich oft durch das Zusammenfassen von Teilen: aus mehreren Blechen geschweißte Halter, aus Frästeilen montierte Gehäuse oder Hebel mit eingepressten Buchsen werden zu einem Gussteil. Die Gestaltungsfreiheit erlaubt zudem, Werkstoff entlang der Lastpfade anzuordnen und anderswo wegzulassen.

Feinguss oder ein anderer Weg?

Siehe den vollständigen Verfahrensvergleich.