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Rösler - Effizientes Auspackstrahlen von Titan-Sandgussteilen

Maßgeschneiderte Hängebahn-Strahlanlage mit hoher Flexibilität

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Gestiegene Anforderungen an Qualität und Quantität machten bei Doncasters Settas die Investition in eine neue Strahlanlage für das Auspackstrahlen erforderlich. Die hohen Ansprüche des Herstellers sehr unterschiedlicher, anspruchsvoller Fein-und Sandgussteile aus Titan erfüllte Rösler Oberflächentechnik mit einem speziell auf die Bedürfnisse der Gießerei abgestimmten Hängebahn-Strahlsystem. Es zeichnet sich durch hohe Flexibilität, einen optimalen Verschleißschutz und eine effektive Strahlmittelaufbereitung, bei hoher Sandausbringung, aus und ermöglicht damit einen wirtschaftlichen Betrieb sowie eine lange Lebensdauer.

Die Doncasters Gruppe wurde 1778 im britischen Sheffield gegründet und ist heute mit verschiedenen Tochtergesellschaften an unterschiedlichen Standorten in Großbritannien, Kontinentaleuropa, USA, China und Mexiko vertreten. Sie zählt zu den führenden Herstellern von Präzisionskomponenten und Bauteilen für die Luft- und Raumfahrt, für industrielle Gasturbinen, Automobilindustrie (hier unter anderem auch Formel 1) und den petrochemischen Markt. Spezialisiert haben sich die Unternehmen der Gruppe auf die Verarbeitung von Metallen und Legierungen, die schwer zu gestalten und umzuformen sind. Dazu zählen auch Titan, Titanlegierungen sowie Zirkonium. Aus diesen Metallen produziert die belgische Tochter Doncasters Settas S.A. mit einem VAC-Schmelzofen im Schleudergussverfahren auf dem weltgrößten 3m-Schleudertisch  hochwertige Sand- und Feingussteile wie beispielsweise Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, Getriebegehäuse und andere kritische Teile für  die Formel 1 sowie komplexe Teile wie sie als Titangussteile in den Bereichen Petrochemie, Meerwasserentsalzung und im Maschinenbau zum Einsatz kommen.

Der Kunde profitiert hier zum einen von den außerordentlichen (schmiedeähnlichen) mechanischen Eigenschaften, die durch das Settas-Verfahren realisiert werden, zum anderen von der Qualität, die mit den zahlreichen Akkreditierungen ( ISO 9001, ISO 9100, Nadcap, ISO 14001, PED, ADWO, NORSOK M650R2 ) sichergestellt wird.

Aufgrund der Tätigkeit für die Formel 1, hat sich Settas auch zum Spezialisten für Rapid Prototyping entwickelt, womit selbst komplexe Bauteile mit kurzen Lieferterminen für z.B. Prototypen, realisiert werden können. Das Gewicht der im Feinguss hergestellten Titan-Komponenten liegt bei maximal 120 kg, die Sandguss-Titanteile sind bis zu 400 kg schwer.

Hohe Qualität und Wirtschaftlichkeit – auch beim Auspackstrahlen
Die von Doncasters Settas hergestellten Fein-und Sandgussteile müssen extrem hohe Ansprüche an Qualität und Präzision erfüllen, beides darf beim Auspackstrahlen nicht beeinträchtigt werden. Gleichzeitig wird auch beim Strahlprozess ein Maximum an Wirtschaftlichkeit gefordert. Diesen Anforderungen sowie der gestiegenen Produktionskapazität konnte die vorhandene Strahlanlage nicht mehr nachkommen, was die Investition in ein neues Strahlsystem erforderlich machte. Doncasters Settas informierte sich bei verschiedenen Herstellern, darunter auch die niederländische Vertretung der Rösler Oberflächentechnik GmbH. „Die neue Anlage sollte in der Lage sein, den noch komplett anhaftenden Gießsand sowohl von Teilen mit dünnen und dicken Querschnitten praktisch zu 100 Prozent zu entfernen, ohne dass die Gusswerkstücke beschädigt werden. Und das innerhalb einer Strahlzeit, die einen hohen Durchsatz ermöglicht. Wert haben wir auch darauf gelegt, dass uns die neue Anlage eine gewisse Kapazitätsreserve bietet. Ein weiterer wichtiger Punkt war eine effektive Strahlmittelaufbereitung, durch die sowohl der Verschleiß als auch die Betriebskosten minimiert werden“, beschreibt Axel Luckow, Geschäftsführer der Doncasters Settas die Anforderungen an das neue Strahlsystem.


<link file:7071>In der SPS der RHBE 20/25 Hängebahn-Strahlanlage sind auf die verschiedenen Gussteile abgestimmte Bearbeitungsprogramme mit Strahlzeit und –intensität hinterlegt. Die Rückförderung des Strahlmittel-Sandgemisches erfolgt über einen vollständig gekapselten, verschleißarmen Vibrationsförderer in die integrierte Strahlmittelaufbereitung.

Optimal an die Bedürfnisse der Sandgießerei angepasst
Die Konstrukteure des Untermerzbacher Anlagenbauers erstellten das Konzept einer RHBE 20/25
Hängebahn-Strahlanlage für das Auspackstrahlen. „Diese Lösung überzeugte uns zum einen durch ihre hohe Flexibilität. Zum anderen hatten wir den Eindruck, dass sie unseren Ansprüchen besser gerecht wird als die vorgestellten Wettbewerbsanlagen“, begründet Axel Luckow die Entscheidung für das System von Rösler.

Die zirka 2600 x 3000 x 2680 mm (BXHxT) große Strahlkammer besteht dabei komplett aus widerstandsfähigem Manganstahl. Im Kernstrahlbereich wurde der Verschleißschutz durch auswechselbare Platten aus dem hochfesten Werkstoff weiter erhöht. Ausgestattet ist die Strahlkammer mit vier

Hochleistungs-Schleuderrädern vom Typ Hurricaneâ H 28 mit 280 mm Durchmesser und einer Antriebsleistung von jeweils 15 kW. Diese sind seitlich an der Strahlkammer untereinander angebracht. Durch 3D-Simulationen des Strahlprozesses wurde deren optimale Platzierung und Neigungswinkel ermittelt. Jedes Schleuderrad ist über die SPS einzeln ansteuerbar, wodurch der Einsatz der Schleuderräder beliebig kombiniert werden kann.

Teilegerecht programmierbarer Strahlprozess
Die bis zu drei Tonnen schweren Sandformen werden nach dem Gießen in einem „Drahtkorb“ durch eine Y-Bahn
mit zwei Verfahrwagen in die Strahlkammer transportiert. In der SPS der Anlage sind auf die verschiedenen Gussteile abgestimmte Bearbeitungsprogramme mit Strahlzeit und –intensität hinterlegt. Zunächst wird mit jeweils nur einem Schleuderrad, von oben beginnend, ein definierter Bereich der Sandform zwischen vier und fünf Minuten mit Steelshot S 390, einem runden Stahl-Strahlmittel, gestrahlt während die Sandform rotiert. Dieser Prozess des Auspackstrahlens ist vergleichbar mit dem „Abschälen eines Apfels“. Ein solches Vorgehen verhindert einerseits eine Beschädigung der Teile durch unkontrolliertes Auflösen der Form und damit ein Herunterfallen der Titanwerkstücke innerhalb des Drahtkorbes. Andererseits werden Strahlmittel und Sand in einem Verhältnis gehalten, das eine zuverlässige Aufbereitung sicherstellt.

Nachdem die Gussteile zu 80 bis 90 Prozent vom Sand befreit sind, strahlen alle vier Schleuderräder über einen Zeitraum von fünf bis zehn Minuten gleichzeitig auf die Werkstücke. Dies gewährleistet, dass der verbliebene Restsand auch aus feinsten Konturen und Hinterschneidungen mit einem reproduzierbaren Ergebnis entfernt wird.
 
Der während des Strahlprozesses entstehende Sandstaub wird kontinuierlich abgesaugt. Dafür sind hohe
Luftgeschwindigkeiten erforderlich, die auch Strahlmittel „mitreißen“ können. Um dieses zurück zu gewinnen, verfügt die RHBE 20/25 von Rösler über einen Prallabscheider.

Rückförderung durch gekapselte Vibrationsrinne mit Staubabsaugung
Die Rückförderung des Strahlmittel-Sandgemisches erfolgt bei der Hängebahn-Strahlanlage von Doncasters
Settas über einen vollständig gekapselten, verschleißarmen Vibrationsförderer. Er ist mit einem Siebeinleger ausgestattet, durch den Sandknollen und Grobverschmutzungen wie etwa abgelöste Anguss- oder Speiserteile automatisch aus dem Kreislauf ausgetragen werden.

Der bei der Förderung entstehende Quarzstaub wird sowohl in diesem Fördersystem als auch im Becherwerk separat abgesaugt, so dass es zu keiner Staubfreisetzung in die Werkshalle kommt. Zur Aufbereitung der mit Staubpartikeln verunreinigten Luft kommt ein Luftreinigungssystem mit Doppelfilterung zum Einsatz. Dieses ermöglicht die Zurückleitung der gereinigten Luft in die Umgebung.

Optimierte Strahlmittelaufbereitung minimiert Verschleiß und Betriebskosten
Für eine zuverlässige Trennung der großen Sandmengen vom Strahlmittel verfügt die Hängebahn-Strahlanlage
bei Doncasters Settas über eine effektive Strahlmittelaufbereitung mit Doppel-Magnetseparator. Das Strahlmittel-Sandgemisch wird  hier aufgrund eines Leitsystems als dünner Film über zwei breite Magnetwalzen geführt. Die hohe Anzugkraft der in den Walzen integrierten Elektromagnete separiert das magnetisierbare Strahlmittelaus dem Gemisch. Die Doppelkaskaden-Windsichtung entzieht dem Kreislauf zudem noch Feinstpartikel. In den Strahlpausen, also während des Be- und Entladens der Anlage, wird zusätzlich über eine Bypass-Abscheidung gereinigt: Dabei gibt ein spezielles Ventil am Strahlmittelvorratsbehälter eine bestimmte Strahlmittelmenge frei, die über das Becherwerk in den Magnetseparator, weiter in die Doppelkaskaden-Windsichtung und zurück in den Strahlmittelbunker gelangt. Diese besondere Art der Strahlmittelaufbereitung gewährleistet einen sehr geringen Restsandgehalt im Strahlmittel und trägt damit zu einem minimierten Verschleiß und geringen Betriebskosten bei. Den abgeschiedenen Sand transportiert ein integriertes Rückfördersystem zur Aufbereitung in eine benachbarte Werkshalle.

Aufbereitung ohne Explosionsschutz
Bei der Aufbereitung des Stahlmittel-Staubgemischs aus der Bearbeitung von Titan-Werkstücken ist wie bei
Aluminium- und Magnesium-Teilen üblicherweise ein Explosionsschutz vorgesehen. Diese zusätzliche Investition konnte die belgische Gießerei aufgrund einer von Rösler durchgeführten Staubanalyse einsparen. Denn diese Untersuchung ergab, dass der beim Auspackstrahlen bei Doncasters Settas entstehende Staub nicht explosibel ist.


Suppliers Catalogue: <link _top>Rösler Oberflächentechnik GmbH