Was sind die wichtigsten Schritte beim Feinguss?

Feinguss, auch Wachsausschmelzguss genannt, ist ein hochpräzises Herstellungsverfahren, das seit Jahrhunderten zur Herstellung komplexer und detaillierter Metallteile eingesetzt wird. Als Lieferant von Feingussteilen habe ich die Komplexität und Bedeutung jedes einzelnen Schritts in diesem Prozess aus erster Hand miterlebt. In diesem Blogbeitrag werde ich die wichtigsten Schritte beim Feinguss skizzieren und erklären, wie sie zur Herstellung hochwertiger Gussteile beitragen.

Schritt 1: Mustererstellung

Der erste Schritt beim Feinguss ist die Erstellung eines Modells. Das Muster ist eine Nachbildung des endgültigen Teils und besteht normalerweise aus Wachs oder einem ähnlichen Material. Es gibt verschiedene Methoden zum Erstellen von Mustern, darunter Spritzguss, maschinelle Bearbeitung und 3D-Druck.

Spritzguss ist die gebräuchlichste Methode zur Herstellung von Wachsmodellen. Bei diesem Verfahren wird geschmolzenes Wachs in einen Formhohlraum eingespritzt, der die Form des gewünschten Teils hat. Anschließend lässt man das Wachs abkühlen und erstarren, anschließend wird die Form geöffnet und das Modell entnommen. Diese Methode ist hocheffizient und kann große Mengen an Mustern mit hoher Präzision erzeugen.

Die maschinelle Bearbeitung ist eine weitere Möglichkeit zur Mustererstellung, insbesondere bei Teilen mit komplexen Geometrien, die im Spritzgussverfahren nicht einfach herstellbar sind. Bei diesem Verfahren wird ein Wachsblock mit einer CNC-Maschine bearbeitet, um die gewünschte Form zu erzeugen. Diese Methode ermöglicht eine größere Flexibilität beim Design, ist jedoch zeitaufwändiger und teurer.

Der 3D-Druck hat sich in den letzten Jahren zu einer beliebten Alternative zum Erstellen von Mustern entwickelt. Diese Technologie ermöglicht die schnelle Prototypenerstellung von Mustern mit komplexen Geometrien und kann zur Herstellung von Mustern aus einer Vielzahl von Materialien, einschließlich Wachs, Harz und Kunststoff, verwendet werden. Der 3D-Druck ist besonders nützlich für kleine Produktionsserien oder für Teile, die häufige Designänderungen erfordern.

Schritt 2: Mustermontage

Sobald die Muster erstellt sind, werden sie auf einem Anschnittsystem montiert, das aus einem Anguss, Angusskanälen und Anschnitten besteht. Das Angusssystem dient als Weg für den Fluss des geschmolzenen Metalls in den Formhohlraum und soll sicherstellen, dass das Metall den Hohlraum gleichmäßig und ohne Fehler ausfüllt.

Die Muster werden normalerweise mit Wachs oder einem ähnlichen Kleber am Angusssystem befestigt. Der Montageprozess erfordert sorgfältige Liebe zum Detail, um sicherzustellen, dass die Muster richtig ausgerichtet sind und keine Lücken oder Lufteinschlüsse zwischen den Mustern und dem Angusssystem entstehen.

Schritt 3: Rohbau

Nachdem die Mustermontage abgeschlossen ist, besteht der nächste Schritt darin, eine Keramikhülle um die Muster herum zu bauen. Die Schale wird durch wiederholtes Eintauchen der Modellbaugruppe in eine Keramikaufschlämmung und anschließendes Beschichten mit einer Schicht feuerfesten Sandes hergestellt. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt, um eine dicke, starke Schale aufzubauen.

Die Keramikaufschlämmung besteht typischerweise aus einer Mischung aus Keramikpulver, Bindemittel und Wasser. Das Bindemittel hilft, die Keramikpartikel zusammenzuhalten und verleiht der Schale Festigkeit und Haltbarkeit. Der feuerfeste Sand dient als zusätzlicher Halt und sorgt für eine glatte Oberfläche auf der Innenseite der Schale.

Sobald die Schale die gewünschte Dicke erreicht hat, lässt man sie trocknen und aushärten. Dieser Vorgang kann je nach Größe und Komplexität des Teils mehrere Stunden oder sogar Tage dauern.

Schritt 4: Entparaffinieren

Nachdem die Schale ausgehärtet ist, besteht der nächste Schritt darin, die Wachsmodelle von der Schale zu entfernen. Dieser Vorgang wird als Entparaffinierung bezeichnet und erfolgt typischerweise durch Erhitzen der Hülle in einem Autoklaven oder einem Ofen.

In einem Autoklaven wird die Hülle in einen Druckbehälter gegeben und auf eine hohe Temperatur erhitzt. Der hohe Druck und die hohe Temperatur bewirken, dass das Wachs schmilzt und durch das Angusssystem aus der Schale fließt. Diese Methode ist hocheffizient und kann das Wachs schnell und vollständig entfernen.

In einem Ofen wird die Schale in einen Ofen gelegt und auf eine hohe Temperatur erhitzt. Das Wachs schmilzt und verbrennt und hinterlässt einen hohlen Hohlraum in der Form des Teils. Diese Methode ist langsamer als das Autoklavieren, eignet sich jedoch besser für größere Teile oder Teile mit komplexen Geometrien.

Schritt 5: Vorheizen

Nachdem das Wachs entfernt wurde, wird die Schale auf eine hohe Temperatur vorgewärmt, um die restliche Feuchtigkeit zu entfernen und die Schale zu stärken. Das Vorwärmen trägt außerdem dazu bei, dass die Metallschmelze reibungslos in den Formhohlraum fließt und nicht vorzeitig erstarrt.

Die Vorwärmtemperatur und -zeit hängen von der Art des zu gießenden Metalls sowie der Größe und Komplexität des Teils ab. Im Allgemeinen wird die Hülle mehrere Stunden lang auf eine Temperatur zwischen 800 °C und 1200 °C vorgeheizt.

Schritt 6: Gießen

Sobald die Schale vorgewärmt ist, besteht der nächste Schritt darin, das geschmolzene Metall in den Formhohlraum zu gießen. Das geschmolzene Metall wird typischerweise mit einer Pfanne oder einer Gießmaschine gegossen.

Die Art des beim Feinguss verwendeten Metalls hängt von der Anwendung und den Anforderungen des Teils ab. Zu den gängigen Metallen, die beim Feinguss verwendet werden, gehören Edelstahl, Kohlenstoffstahl, Aluminium und Bronze.

Beim Gießvorgang ist darauf zu achten, dass die Metallschmelze den Formhohlraum gleichmäßig und fehlerfrei ausfüllt. Dies erfordert eine sorgfältige Kontrolle der Gießtemperatur, Gießgeschwindigkeit und des Gießdrucks.

Schritt 7: Abkühlen und Erstarren

Nachdem das geschmolzene Metall in den Formhohlraum gegossen wurde, lässt man es abkühlen und erstarren. Die Abkühlgeschwindigkeit und die Erstarrungszeit hängen von der Art des zu gießenden Metalls sowie der Größe und Komplexität des Teils ab.

Im Allgemeinen sollte die Abkühlgeschwindigkeit kontrolliert werden, um sicherzustellen, dass das Metall gleichmäßig und ohne Fehler erstarrt. Dies kann durch den Einsatz eines Kühlsystems, beispielsweise eines Wassermantels oder eines Kühlgebläses, erfolgen.

Schritt 8: Shell-Entfernung

Sobald das Metall erstarrt ist, besteht der nächste Schritt darin, die Keramikschale vom Gussstück zu entfernen. Dieser Vorgang erfolgt normalerweise durch Aufbrechen der Schale mit einem Hammer oder einer Vibrationsmaschine.

Nachdem die Schale entfernt wurde, wird der Guss gereinigt, um alle verbleibenden Keramikpartikel zu entfernen und die Oberflächenbeschaffenheit zu verbessern. Dies kann durch Sandstrahlen, Schleifen oder Polieren erfolgen.

Schritt 9: Fertigstellen

Nachdem das Gussstück gereinigt wurde, besteht der letzte Schritt darin, alle notwendigen Nachbearbeitungsvorgänge durchzuführen, wie z. B. Bearbeitung, Wärmebehandlung und Oberflächenbeschichtung.

Durch maschinelle Bearbeitung wird überschüssiges Material entfernt und die gewünschten Abmessungen und Oberflächenbeschaffenheiten erreicht. Durch Wärmebehandlung werden die mechanischen Eigenschaften des Gussstücks wie Festigkeit, Härte und Zähigkeit verbessert. Die Oberflächenbeschichtung dient dazu, das Gussstück vor Korrosion zu schützen und sein Aussehen zu verbessern.

Abschluss

Feinguss ist ein komplexer und präziser Herstellungsprozess, der bei jedem Schritt sorgfältige Liebe zum Detail erfordert. Indem wir die in diesem Blogbeitrag beschriebenen Schlüsselschritte befolgen, können wir hochwertige Gussteile herstellen, die den Anforderungen unserer Kunden entsprechen.

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Referenzen

• Campbell, J. (2003). Castings. Butterworth-Heinemann.
• Flemings, MC (1974). Erstarrungsverarbeitung. McGraw-Hill.
• Pehlke, RD (1994). Prinzipien des Metallgusses. ASM International.