Wirtschaftliche Vakuumversorgung bei Lost-Foam-Gießverfahren

Maulburg - Qualitativ hochwertige Stahlgussteile für viele Bereiche des Maschinen-, Anlagen- und Fahrzeugbaus produziert die Firma GussStahl Lienen (GSL) im Lost-Foam-Verfahren. Mit über zwanzigjähriger Erfahrung mit diesem speziellen Gießverfahren hat sich GSL in der Branche einen guten Namen gemacht. Bei der Vakuumversorgung der Formen verlässt sich GSL auf Vakuumtechnik der Firma Dr.-Ing. K. Busch GmbH.
Drehkolbengebläse Tyr von Busch an der Lost-Foam-Gießanlage von GSL
Drehkolbengebläse Tyr von Busch an der Lost-Foam-Gießanlage von GSL

GussStahl Lienen fertigt mit seiner Lost-Foam-Produktionslinie Stahlgussteile von 0,2 bis 100 kg Gewicht. Daneben unterhält GSL auch eine Furan-Kaltharzformerei für Stahlguss sowie einen eigenen Modellbau. Mit dem Lost-Foam-Verfahren beschäftigt sich GSL bereits seit über 20 Jahren und hat in dieser Zeit einen erheblichen Erfahrungsschatz aufgebaut. Das Lost-Foam-Verfahren ermöglicht das Gießen von Stahlguss in Bauteile mit anspruchsvoller Geometrie. Durch die Verwendung von verdampfbaren Schaumstoffmodellen, den sogenannten verlorenen Modellen, können in einer ungeteilten Form gratfreie und maßgenaue Abgüsse mit einer hervorragenden Oberflächenqualität für formintensive Gussprodukte gegossen werden.

Die Schaumstoffmodelle werden als Modelltraube zunächst mit einer dünnen, gasdurchlässigen keramischen Schlichte überzogen die anschließend trocknet. Danach werden die Modelltrauben in einen binderfreien feinkörnigen Formstoff eingeformt. Durch Vibration verdichtet sich der sandartige Formstoff und umhüllt das Schaumstoffmodell. Vor Beginn des Abgießvorganges wird von unten Vakuum angelegt. Dieses Vakuum hat die Aufgabe, den Formstoff weiter zu verdichten und somit der Form die notwendige Stabilität zu verleihen. Mit Beginn des Gießvorganges werden durch das Vakuum die beim Verdampfen des Schaumstoffmodelles auftretenden Dämpfe und Gase durch den Formstoff abgesaugt. Dadurch wird gewährleistet, dass das flüssige Metall den vom Schaumstoffmodell vorgegebene Hohlraum vollständig ausfüllt und dass sich im Metall keine Gaseinschlüsse oder Lunker bilden. Die abgesaugten gas- und dampfförmigen Rückstände des Schaumstoffes werden durch die Vakuumpumpe einer Nachverbrennung zugeführt. Durch dieses Lost-Foam-Verfahren hat GSL ein fast emissionsfreies Gießverfahren mit geringem Energiebedarf und einem geschlossenen Formstoffkreislauf, zu dem die Vakuumtechnik einen nicht unwesentlichen Beitrag liefert.

Ursprünglich war die Lost-Foam-Formanlage bei GSL mit zwei Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen ausgerüstet, die jeweils von einem 22 kW-Motor angetrieben wurden. Diese Vakuumpumpen erforderten einen gewissen Unterhaltsaufwand. Zum einen wurden sie mit Wasser als Betriebsmittel betrieben, das im Teilkreislauf die Pumpen durchströmte. Das heißt, es musste stets die Wassermenge kontrolliert und Wasser nachgeführt werden. Außerdem reicherten sich die abgesaugten Gase teilweise als aggressive Kondensate im Wasser an und griffen die Materialien innerhalb der Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen an, so dass einzelne Teile immer wieder ausgetauscht werden mussten. Dies führte zu lästigen Stillstandzeiten der Gießanlage, die zweischichtig betrieben wird. Für Betriebsleiter Klaus Buchholz war dies ein Zustand, den er nicht mehr länger hinnehmen wollte. Er nahm Kontakt mit der Firma Dr.-Ing. K. Busch GmbH auf, um einen Ersatz für seine Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen zu erhalten. Busch hätte ihm zwei adäquate Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen liefern können, die aus Materialien bestanden, die resistent gegen die auftretenden Kondensate waren. Die Vakuumspezialisten von Busch gingen aber einen anderen Weg und sahen sich den Prozess vor Ort in Lienen an. Daraufhin rieten sie Betriebsleiter Klaus Buchholz zu einer anderen technischen Lösung: Ein einzelnes Busch Drehkolbengebläse der Baureihe Tyr (Fig. 1) soll beide vorhandenen Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen ersetzen. Dem Gebläse wird ein Filter vorgeschaltet. Das Drehkolbengebläse Tyr hat dieselbe Saugleistung wie die beiden zuvor eingesetzten Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen zusammen. Durch die berührungsfreie Drehkolbentechnik (Fig. 2) benötigt es kein Betriebsmittel, verdichtet die abgesaugten Gase und Dämpfe also völlig trocken. Eine Anreicherung des Betriebsmittels mit Kondensaten, wie zuvor bei den Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen ist also nicht möglich. Mit angesaugte kleinste Partikel oder Kondensate werden im vorgeschalteten Filter separiert und gelangen erst gar nicht in das Gebläse (Fig. 3).

Durch diese Lösung hat Betriebsleiter Klaus Buchholz gleich mehrere Probleme gleichzeitig gelöst: Die Vakuumversorgung ist absolut zuverlässig mit konstanter Leistung. Auch nach über einjährigem Betrieb ist das Tyr Drehkolbengebläse noch nie ausgefallen und die Energiebilanz lässt sich sehen: Das Tyr Drehkolbengebläse von Busch ist mit einem 22 kW-Antriebsmotor ausgerüstet und erbringt damit die gleiche Saug- und Vakuumleistung als zuvor zwei Flüssigkeitsring-Vakuumpumpen mit je 22 kW. Dies entspricht also exakt einer Halbierung der Energiekosten.

Die Vorteile auf einen Blick:

  • 50% Energieeinsparung
  • Keine Stillstandzeiten durch Reparaturen
  • Sichere und konstante Saugleistung
  • Weniger Wartungsarbeiten
  • Kein Betriebsmittel
  • Keine Kontamination des Betriebsmittel
  • Geringerer Platzbedarf


 


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