Zinngießen
Gießtechnik
Voraussetzung
Allgemeines
über Gießformen
Vorbereitung
des Schmelzgutes
Reinigen
des flüssigen Zinns
Temperatur
des flüssigen Zinns
Zinnguß
Entformung
Zinn
und seine Legierungen
Voraussetzung
Kleine Zinnabgüsse in
geringer Stückzahl lassen sich am Gasherd in der Küche herstellen.
Auf einer Flamme wird das Schmelzgut erwärmt und auf einer andern
die Metallgießform vorgeheizt. Ebenso geeignet ist ein Elektroherd,
wobei hier die Metallform im Backraum vorgeheizt wird. In Werkstätten
wird mit Propangasbrenner gearbeitet. Geschmolzen wird das Zinn im Tiegel
oder flachem Topf. Bei geringen Mengen an Schmelzgut kann auch ein Gießlöffel
(halbrunder Eßlöffel oder Suppenkelle) verwendet werden.
Allgemeines
über Gießformen
Gießformen gibt es in
verschiedenen Arten:
-Formen mit einmaliger Verwendung,
wie Lehm-, Sand-, Papiergießform, die nach dem Guß zerstört
weden (verlorene Form).
-Formen für mehrere Konturen-Abgüsse,
Holz-, Gipsfomen und Gießformen aus Modelliermasse.
-Formen für Präzisionsabgüsse
die kaum eine Nacharbeit erfordern. Das sind Tonschiefer-, Epoxidgießharz-,
Silikonkautschuk- und komplizierte mehrteilige Metallgießformen.
Weiterhin unterscheidet man
die Formen nach Kaltguß (Lehm-, Sand-, Papiergieß-, Holz-,
Gipsfomen) und dem Heißguß (Metallgießformen), der bei
entsprechender Gravur und Oberflächengüte für den Reliefguß
geeignet ist.
Formen aus Lehm, Formsand,
Modelliermasse und Silikonkautschuk haben den Vorteil, daß man auch
bei mehreren Unterschneidungen keine Probleme mit der Entformung hat.
Vorbereitung
des Schmelzgutes
In der Gießerei ist
es üblich die frisch zusammengestellten Zinnlegierungen zunächst
in kleine Barren zu gießen. Diese Notendigkeit hängt mit der
Kristallisation der Legierung zusammen. Wird dieser Vorgang nach kurzer
Schmelzzeit abgebrochen, verringert sich die Gießfähigkeit.
Die optimale Gießfähigkeit und Homogänität wird erst
nach einem Wiedereinschmelzen erreicht.
Reinigen
des flüssigen Zinns
Werden Gußreste und
Späne eingeschmolzen, müssen Verunreinigungen entfernt werden
(Polen). Fremdkörper und Abbrannt schwimmen im dünnflüssigen
Schmelzgut oben auf und können mit einem Löffel abgeschöpft
werden. Mit einer geschälten rohen Kartoffen wird das flüssige
Zinn kräftig durchgerührt. Eine Reaktion der Kartoffelstärke
läßt die Verunreinigungen sofort nach oben steigen und kann
abgezogen werden.
Temperatur
des flüssigen Zinns
Die richtige Temperatur der
flüssigen Zinnlegierung spielt eine wesentliche Rolle für einen
erfolgreichen Abguß. Wird gerade geschmolzenes Zinn in die Form gegossen,
erkaltet die Schmelze schon beim Einlaufen bevor es alle Ecken erreicht
hat und es entstehen Löcher und Kaltbrüchigkeit im Gußstück.
Wird das Schmelzgut zu hoch erhitzt, das ist der Fall, wenn das flüssige
Zinn in allen Regenbogenfarben schillert, entsteht Rotbrüchigkeit,
die auch zum Ausschuß führt. Die optimale Temperatur der Schmelze
liegt zwischen 300°C und 350°C. Die beste Möglichkeit der
Temperaturkontrolle ist ein Spezialtermometer. Es gibt verschiedene
andere Methoden die Temperatur zu prüfen. Nach einem frisch abgezogenem
Zinnbad hat das Schmelzgut auf der Oberfläche eine Färbung mit
Übergang von gelb zu blau. Eine andere Kontrolle ist mit einem Stück
Holz, daß in das Zinn getaucht wird. Bleibt das Zinn am Holz hängen
ist die Temperatur erreicht.
Zinnguß
Es gibt zwei Arten des Zinngießens,
den kalten und den heißen Guß.
Bei dem kalten Guß erstarrt
die Schmelze schon nach wenigen Sekunden. Hier muß mit einem kräftigen
Schapp gegossen werden, damit mit hohem Gießdruck die Hohlräume
der Form schnell und vollständig ausgefüllt werden. Ein Entformem
ist gleich im Anschluß möglich.
Die heißen Güsse,
meist komplizierte Gußstücke, erfolgen im Gegensatz dazu langsam.
Die angeheizte Form wird schräg aufgestellt, sodaß der Einguß
an oberster Stelle ist und alle Gußwände sich in Schräglage
befinden, damit das flüssige Zinn gut Ablaufen kann. Da dieTemperatur
der Gießform und der Schmelze gleich sind, kann schön langsam
und gleichmäßig gegossen werden. Den Eingußspalt immer
nur bis zur Hälft mit Zinn füllen, damit die Luft ständig
aus allen Ecken entweichen kann. Zum Schluß die Eingußwanne
reichlich mit Zinn füllen (als Resovoir für die Schrumpfung beim
Abkühlen). Noch ist alles Zinn in der Gießform und in der Eingußwanne
dünnflüssig. Jetzt muß verhindert werden, daß der
Einguß eher abkühlt als das Gußstück. Durch Eintauchen
in ein Wasserbad, beginnend an der entgegengesetzten Seite des Eingußes,
wird die Gießform langsam abgekühlt. So kann durch die auftretende
Schrumpfung ständig flüssigen Zinn aus dem Eingußreservoir
nachlaufen.
Entformung
Nach dem Erkalten der Form
werden alle Verschraubungen gelöst. Die Formhälften sitzen nach
dem Gießen "wie angegossen". Mit einem Schraubenzieher wird zwischen
den vorher angefasten Formhälften vorsichtig aufgehebelt. Den Kern
einer Becherform entfernt man mit einer Schlagstange.
Dazu wird eine Stange in den Kern eingeschraubt, die am anderen Ende mit
einer fest angezogenen Mutter abschließt. Mit einem Stahlkörper,
der leicht auf dieser Stange gleitet, wird kräftig gegen die Mutter
geschlagen bis sich der Kern aus dem Gußstück löst.
Zinn
und seine Legierungen
Zinn (Sn)
ist ein mäßig hartes, ungiftiges, silbrig glänzendes
Metall mit grober Gefügestrucktur. Wichtige Eigenschaften von Zinn
sind z.B. das knistern beim Biegen (Zinnschrei) und das ein Abrieb auf
weißem Papier keine Spuren hinterläßt (Blei dagegen hinterläßt
eine graue Spur). Bei -20°C zefällt Zinn allmählich zu grauem
Pulver (Zinnpest). Befallene Stücke können kaum davon befreit
werden. Legierungen mit Blei oder Wismut bleiben frei von der Zinnpest.
Zinn hat eine Zugfestigkeit von 35 ... 40 MPa und ist 4x härter als
Blei. Die Dichte beträgt 7,3 g/cm3, der Schmelzpunkt liegt bei 231
°C. Reinzinn ist schlecht gießbar und deshalb zum Ausgießen
feiner Konturen und Hohlräume ungeeignet. Die Gießeigenschaften
lassen sich durch Legierung mit anderen Metallen (Blei, Antimon, Wismut,
Kadmium, Kupfer und Silber) verbessern.
Blei (Pb)
ist ein bläulich weißes, silberglänzendes Metall, feinkörnig,
sehr weich, geringe Festigkeit, gut gießbar und verformbar. Blei
und seine Verbindungen sind giftig. Die Dichte von Blei ist 11,4 g/cm3
und schmilzt bei einer Temperatur von 327 °C. Je mehr Blei der Zinnschmelze
zugemischt wird desto dunkler wird sie. Bei ca. 40 % Bleianteil ergibt
sich eine optimale Gießfähigkeit. Gußstücke
mit hohem Bleianteil werden nach längerer Standzeit grau.
Antimon (Sb)
ist ein weißglänzendes, sehr sprödes Metall mit einer sehr
feinen Gefügestrucktur. Mit Anteilen ab 12 % wird das Gußstück
glashart und beim Bearbeiten wie biegen, kanten, walzen usw. besteht Bruchgefahr.
Mit einem Zusatz von 1 - 3 % erhält das Gußstück genügend
Härte und Festigkeit und ergänzt als Flußmittel
zum Gießen feiner Struckturen die Legierung. Die Schmelztemperatur
betägt 625 °C. Es muß erst in ganz kleinen Stücken
eingeschmolzen werden, bevor es der Zinnlegierung beigemischt werden kann.
Wismut (Bi)
ist ein rötlich-silberweißes, sprödes, grobkristllines
Metall. Es hat einen Schmelzpunkt von 271 °C. Wismut denht sich beim
Erkalten aus. Mit Anteilen von 3 % entsteht ein sehr gut geeignetes dünnflüssiges
Schmelzgut und macht die Legierung niedrigschmelzend.
Kadmium (Kd)
ist ein silbrig weißes, sehr weiches, gut bearbeitbares Metall. Es
beeinflußt die Gießfähigkeit günstig, ist
aber wesentlich giftiger als Blei. Sein Schmelzpunkt liegt bei 321 °C.
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Zinngießen von Rolf Dwenger
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