Hoofdstuk 3
Oervormen noemt men die technieken, waarbij voorwerpen worden vervaardigd
uit vormloos materiaal zoals vloeistoffen, poeders, pasta’s, vezels, folies f
mengsels daarvan, die door afkoeling of een ander chemisch of fysisch proces
overgaan in vast materiaal.
Om een gietstuk te kunnen vervaardigen is een afdruk van het product in een
vorm nodig.
Naast traditionele gietlegeringen zijn in de afgelopen jaren speciale
gietlegeringen ontwikkeld, die producten opleveren die qua sterkte en taaiheid
kunnen concurreren met kneedlegeringen.
Van alle vervaardigingstechnieken geeft het gieten de grootste vrijheid van
vormgeving. Met weinig moeite kunne vloeiende materiaalovergangen worden
gerealiseerd, die een fraai ogend product opleveren.
Om een gietstuk te kunnen maken moet eerst in zand of in metaal een
vormholte (gietvorm) gemaakt worden, die het negatief is van het product dat
vervaardigd moet worden. Na het vullen van de vormholte met het vloeibare
metaal en de stolling daarvan, kan het gietstuk, als het voldoende is afgekoeld,
uit de gietvorm worden genomen. Afhankelijk van het materiaal waarin de
vormholte wordt gerealiseerd, spreekt men van:
- Eenmalige vormen; deze vormane gaan nat het gieten verloren en
moeten voor elk volgend gietstuk opnieuw worden vervaardigd. Hiertoe
behoren het gieten in zand en de verloren-modelmethode
- Permanente vormen; hieronder vallen coquillegieten en spuitgieten,
waarbij van een metalen vorm, matrijs, gebruik wordt gemaakt.
Bij het vormen in zand wordt meestal uitgegaan van een houten of kunststof
model, een replica van het gietstuk. Voor coquillegieten en spuitgieten worden
metalen vormen gebruikt. Het vervaardigen van metalen vorm of matrijs is veel
lastiger en brengt veel hogere kosten met zich mee. Bovendien is een coquille- of
een spuitgietmachine, mede door zijn automatisering, aanzienlijk duurder dan
een eenvoudige zandvormmachine.
Handvormen van een eenvoudig gietstuk; het model wordt op een vormplaat
gelegd, daarop wordt rondom het model een metalen vormkast, de onderkast
geplaats. De vormkast wordt daarna gevuld met zand. De bovenkant van de
vorm wordt daarna gladgestreken. De vormkast met daarin het model wordt dan
omgekeerd. Op de onderkast wordt nu de bovenkast geplaatst. Nabij en op het
model worden twee langwerpige kegels geplaats die nodig zijn om de gietloop en
opkomer te vormen. De opkomer heeft als doel poreusheid in het gietstuk te
voorkómen. Na het plaatsen van de kegels voor de gietloop en opkomer kan de
bovenkast volgestort worden met zand enveens verdicht worden. Vóór het
afnemen van de bovenkast van de onderkast worden de kegels voor de gietloop
en opkomer verwijderd. Nu wordt de bovenkast omgekeerd. Vóór het verwijderen
van het model moet eerst met een vormspatel de aansnijding in de zandvorm
van de onderkast worden aangebracht. Deze aansnijding is nodig om het
vloeibare metaal uit de gietloop in de vormholte te laten stromen. De gietloop en
de aansijding vormen samen het gietsyteem. Om het model uit de vorm te
kunnen nemen zonder de zandvorm te beschadigen moet er opnieuw enige
ruimte tussen model en zandvorm worden geschapen. Dit kan weer gedaan
worden door tegen het model te tikken. Na het uitnemen van het model kan de
bovenkast weer op de onderkast geplaats en is de zandvorm gereed. De
aansnijding wordt altijd in de onderkast van de vormdeling aangebracht.
De tijd waarin het materiaal op een gegeven punt stolt, is ongeveer evenredig
met het oppervlak van de ingeschreven cirkel in dat punt. Door te zorgen dat de
wanddikten zo verlopen dat de diameters van deze cirkels steeds toenemen in de
gewenste richting voor het stollen, voorkomt de ontwerper het optreden van
, slinkholtes. Ook worden vaak opkomers op de hoogst gelegen punten van het
gietstuk geplaatst om de in de gietvorm aanwezige lucht en de gevormde gassen
te laten ontsnappen. Zo wordt een porievrij en gaaf gietstuk verkregen. Bij het
vervaardigen van de vorm moet de modelmaker ook rekening houden met de
volumekrimp van het gietstuk bij het afkoelen na het stollen. Aan het model
wordt een krimptoeslag gegeven. De grootte van deze krimptoeslag wordt
bepaald door de afmetingen en de geometrie van het gietstuk en is bovendien
afhankelijk van de gietlegering.
Bij het vaststellen van de modelding en daarmee ook de vormdeling zijn de
volgende punten van belang:
- De modeldeling moet bij voorkeur vlak zijn
- De vomrdeling zal altijd op het gietstuk terug vinden zijn, daarom moet
niet op zichtbare plaats bevinden
Bij voorkeur moet het model lossend zijn. Het niet-lossende rechter deel van het
gietstuk wordt ondersnijdig genoemd. Het model kan alleen uit de vorm worden
verwijderd als het voorzien is van een losse prent.
Inwendige kernen, door gebruik te maken van een kern kan een holle ruimte in
het gietstuk worden gerealiseerd.
Uitwendige kernen, de vormholte wordt geheel in de onderkast gemaakt. De
uiteindelijke gietvorm ontstaat door het plaatsen van de kern(en), deze werkwijze
heeft een aantal voordelen:
- Het is gemakkelijker lossende kerndelente maken dan om het gehele
model lossend te maken.
- Het gietstuk is in één gietkast ondergebracht. Verschuiving van de onder-
en bovenkast ten opzichte van elkaar zal dan niet tot maatafwijkingen in
de gietstuk leiden.
De eerste toegepaste mechanisatie was het gebruik van de schok-pers-
wentelvormmachine.
De volgende stap in de mechanisering van het zandgieten is de ontwikkeling
geweest van vorm-en gietautomaten. Er zijn twee soorten vormautomaten,
vormautomaten waarbij gebruik gemaakt wordt van vormkasten en
vormautomaten waarmee kastloos wordt gevormd. De laatste ontwikkelingen op
het gebied van het mechniseren van het vormen in zand concetreren zich op de
methorde van het verdichten van het zand.
Bij het handmatig vormen wordt in het algemeen gebruik gemaakt van
kleigebonden vormzand.
Een belangrijk voordeel van het kleigebonden vormzand is de mogelijkheid het
zand na reiniging opnieuw te gebruiken.
Chemisch gebonden vormzand verkrijgt zijn sterkte door een reactie van het
vormzand toegevoegde bestanddelen. Verdichten van het zand is nauwlijks
nodig. De cold- box methode is voor de meeste toepassingen geschikt, echter
voor dunwandige kernen wordt de hot-box methode toegepast.
De meest toegepaste en bekendste variant van het verloren-modelproces is de
vormtechniek waarbij een model model uit was wordt gebruikt. Omdat het model
wordt gesmolten hoeft het model niet lossend te zijn. Het verloren-wasmodel is
een duur proces, omdat zowel het model als de vorm slechts eenmaal gebruikt
kan worden. Een variant op het wasmodel is een model uit kunststofschuim.
De levensduur van de matrijs wordt bepaald door de giettempratuur. Op grond
van de wijze van het vullen van de metalen gietvorm wordt een onderscheid
gemaakt tussen de volgende processen:
- Coquillegieten, waarbij gebruik gemaakt wordt van de zwaartekracht om
de vorm te vullen
- Lage-drukgieten, waarbij de vorm gevuld wordt onder een geringe
overdruk en tegen de zwaartekracht in
Oervormen noemt men die technieken, waarbij voorwerpen worden vervaardigd
uit vormloos materiaal zoals vloeistoffen, poeders, pasta’s, vezels, folies f
mengsels daarvan, die door afkoeling of een ander chemisch of fysisch proces
overgaan in vast materiaal.
Om een gietstuk te kunnen vervaardigen is een afdruk van het product in een
vorm nodig.
Naast traditionele gietlegeringen zijn in de afgelopen jaren speciale
gietlegeringen ontwikkeld, die producten opleveren die qua sterkte en taaiheid
kunnen concurreren met kneedlegeringen.
Van alle vervaardigingstechnieken geeft het gieten de grootste vrijheid van
vormgeving. Met weinig moeite kunne vloeiende materiaalovergangen worden
gerealiseerd, die een fraai ogend product opleveren.
Om een gietstuk te kunnen maken moet eerst in zand of in metaal een
vormholte (gietvorm) gemaakt worden, die het negatief is van het product dat
vervaardigd moet worden. Na het vullen van de vormholte met het vloeibare
metaal en de stolling daarvan, kan het gietstuk, als het voldoende is afgekoeld,
uit de gietvorm worden genomen. Afhankelijk van het materiaal waarin de
vormholte wordt gerealiseerd, spreekt men van:
- Eenmalige vormen; deze vormane gaan nat het gieten verloren en
moeten voor elk volgend gietstuk opnieuw worden vervaardigd. Hiertoe
behoren het gieten in zand en de verloren-modelmethode
- Permanente vormen; hieronder vallen coquillegieten en spuitgieten,
waarbij van een metalen vorm, matrijs, gebruik wordt gemaakt.
Bij het vormen in zand wordt meestal uitgegaan van een houten of kunststof
model, een replica van het gietstuk. Voor coquillegieten en spuitgieten worden
metalen vormen gebruikt. Het vervaardigen van metalen vorm of matrijs is veel
lastiger en brengt veel hogere kosten met zich mee. Bovendien is een coquille- of
een spuitgietmachine, mede door zijn automatisering, aanzienlijk duurder dan
een eenvoudige zandvormmachine.
Handvormen van een eenvoudig gietstuk; het model wordt op een vormplaat
gelegd, daarop wordt rondom het model een metalen vormkast, de onderkast
geplaats. De vormkast wordt daarna gevuld met zand. De bovenkant van de
vorm wordt daarna gladgestreken. De vormkast met daarin het model wordt dan
omgekeerd. Op de onderkast wordt nu de bovenkast geplaatst. Nabij en op het
model worden twee langwerpige kegels geplaats die nodig zijn om de gietloop en
opkomer te vormen. De opkomer heeft als doel poreusheid in het gietstuk te
voorkómen. Na het plaatsen van de kegels voor de gietloop en opkomer kan de
bovenkast volgestort worden met zand enveens verdicht worden. Vóór het
afnemen van de bovenkast van de onderkast worden de kegels voor de gietloop
en opkomer verwijderd. Nu wordt de bovenkast omgekeerd. Vóór het verwijderen
van het model moet eerst met een vormspatel de aansnijding in de zandvorm
van de onderkast worden aangebracht. Deze aansnijding is nodig om het
vloeibare metaal uit de gietloop in de vormholte te laten stromen. De gietloop en
de aansijding vormen samen het gietsyteem. Om het model uit de vorm te
kunnen nemen zonder de zandvorm te beschadigen moet er opnieuw enige
ruimte tussen model en zandvorm worden geschapen. Dit kan weer gedaan
worden door tegen het model te tikken. Na het uitnemen van het model kan de
bovenkast weer op de onderkast geplaats en is de zandvorm gereed. De
aansnijding wordt altijd in de onderkast van de vormdeling aangebracht.
De tijd waarin het materiaal op een gegeven punt stolt, is ongeveer evenredig
met het oppervlak van de ingeschreven cirkel in dat punt. Door te zorgen dat de
wanddikten zo verlopen dat de diameters van deze cirkels steeds toenemen in de
gewenste richting voor het stollen, voorkomt de ontwerper het optreden van
, slinkholtes. Ook worden vaak opkomers op de hoogst gelegen punten van het
gietstuk geplaatst om de in de gietvorm aanwezige lucht en de gevormde gassen
te laten ontsnappen. Zo wordt een porievrij en gaaf gietstuk verkregen. Bij het
vervaardigen van de vorm moet de modelmaker ook rekening houden met de
volumekrimp van het gietstuk bij het afkoelen na het stollen. Aan het model
wordt een krimptoeslag gegeven. De grootte van deze krimptoeslag wordt
bepaald door de afmetingen en de geometrie van het gietstuk en is bovendien
afhankelijk van de gietlegering.
Bij het vaststellen van de modelding en daarmee ook de vormdeling zijn de
volgende punten van belang:
- De modeldeling moet bij voorkeur vlak zijn
- De vomrdeling zal altijd op het gietstuk terug vinden zijn, daarom moet
niet op zichtbare plaats bevinden
Bij voorkeur moet het model lossend zijn. Het niet-lossende rechter deel van het
gietstuk wordt ondersnijdig genoemd. Het model kan alleen uit de vorm worden
verwijderd als het voorzien is van een losse prent.
Inwendige kernen, door gebruik te maken van een kern kan een holle ruimte in
het gietstuk worden gerealiseerd.
Uitwendige kernen, de vormholte wordt geheel in de onderkast gemaakt. De
uiteindelijke gietvorm ontstaat door het plaatsen van de kern(en), deze werkwijze
heeft een aantal voordelen:
- Het is gemakkelijker lossende kerndelente maken dan om het gehele
model lossend te maken.
- Het gietstuk is in één gietkast ondergebracht. Verschuiving van de onder-
en bovenkast ten opzichte van elkaar zal dan niet tot maatafwijkingen in
de gietstuk leiden.
De eerste toegepaste mechanisatie was het gebruik van de schok-pers-
wentelvormmachine.
De volgende stap in de mechanisering van het zandgieten is de ontwikkeling
geweest van vorm-en gietautomaten. Er zijn twee soorten vormautomaten,
vormautomaten waarbij gebruik gemaakt wordt van vormkasten en
vormautomaten waarmee kastloos wordt gevormd. De laatste ontwikkelingen op
het gebied van het mechniseren van het vormen in zand concetreren zich op de
methorde van het verdichten van het zand.
Bij het handmatig vormen wordt in het algemeen gebruik gemaakt van
kleigebonden vormzand.
Een belangrijk voordeel van het kleigebonden vormzand is de mogelijkheid het
zand na reiniging opnieuw te gebruiken.
Chemisch gebonden vormzand verkrijgt zijn sterkte door een reactie van het
vormzand toegevoegde bestanddelen. Verdichten van het zand is nauwlijks
nodig. De cold- box methode is voor de meeste toepassingen geschikt, echter
voor dunwandige kernen wordt de hot-box methode toegepast.
De meest toegepaste en bekendste variant van het verloren-modelproces is de
vormtechniek waarbij een model model uit was wordt gebruikt. Omdat het model
wordt gesmolten hoeft het model niet lossend te zijn. Het verloren-wasmodel is
een duur proces, omdat zowel het model als de vorm slechts eenmaal gebruikt
kan worden. Een variant op het wasmodel is een model uit kunststofschuim.
De levensduur van de matrijs wordt bepaald door de giettempratuur. Op grond
van de wijze van het vullen van de metalen gietvorm wordt een onderscheid
gemaakt tussen de volgende processen:
- Coquillegieten, waarbij gebruik gemaakt wordt van de zwaartekracht om
de vorm te vullen
- Lage-drukgieten, waarbij de vorm gevuld wordt onder een geringe
overdruk en tegen de zwaartekracht in
