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VerfahrensmerkmaleFeingiessen gehört wie das Druck- und Kokillengiessen zu den Präzisionsgiessverfahren, mit dem Vorteil, dass auch Stahl und andere Werkstoffe vergossen werden können.
Kennzeichnend für das Verfahren ist die aus einer einteiligen Keramikschale bestehende Gussform. Auf Spritzgiessmaschinen werden Wachsmodelle hergestellt und in der Regel zu «Trauben» montiert. Die Anzahl der Wachsmodelle ist abhängig von der Auftragsmenge der Gussteile. An das Wachsmodell werden sehr hohe Forderungen gestellt:
- gute Formstabilität
- ausreichende Temperaturbeständigkeit
- geringe Schwindung
- günstiges Ausdehnungsverhalten
- rückstandloses Verbrennen
Zur Herstellung von Innenkonturen und Hohlräumen besteht die Möglichkeit, wasserlösliche oder keramische Kerne einzusetzen. Auch lassen sich besonders komplizierte Teile oder aus wirtschaftlichen Gründen zwei oder mehrere Wachsteile zu einem Modell zusammenkleben. Durch mehrmaliges Eintauchen in eine dünnflüssige Keramikmasse mit anschliessendem Besanden entsteht eine selbsttragende keramische Schale. Verwendet werden thermoschockbeständige Keramikstoffe, deren Qualität die Oberflächengüte und Massgenauigkeit des Endproduktes entscheidend beeinflusst.
Das Ausschmelzen des Wachses aus der Keramikform ist ein besonders heikler Vorgang. Das Wachs muss durch Hitze verflüssigt werden, was jedoch zur Volumenvergrösserung des Werkstoffes führen würde und dadurch einen Bruch der spröden Keramikschale zur Folge hätte. Im Autoklaven werden deshalb die Modelle durch Dampfdruck mit einem Hitzeschock verflüssigt. Durch das plötzliche Erhitzen hat das Wachs keine Zeit sich auszudehnen und läuft aus der Form heraus. Die ausgeschmolzenen Wachsreste lassen sich aufbereitet wieder weiterverwenden.
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Im anschliessenden Brennprozess bei über 1000°C werden noch verbliebene Modellwerkstoffreste vollständig verbrannt und die für das Giessen erforderliche Festigkeit und Gasdurchlässigkeit der Formschale erreicht. Für das Erschmelzen und Vergiessen von Stählen, Co-, Ni- und Ti-Basislegierungen werden Induktionsöfen bzw. Vakuum-Induktionsöfen eingesetzt. Zum Schmelzen von Al- und Cu-Basislegierungen dienen Gas, Öl oder elektrisch beheizte Tiegelöfen mit Chargengewichten von 15 bis 600 kg.
Durch das Vergiessen in die noch heisse Brennkeramik (900 bis 1200°C) können Gussteile mit sehr dünnen Wandstärken, feinsten Oberflächen sowie komplizierten Formen hergestellt werden. Das Entfernen der keramischen Form, Trennen des Gussteils vom Giesssystem, Abschleifen der Angussreste und die thermische Behandlung bilden den Abschluss des Verfahrens.
Viele der erwähnten Arbeitsschritte sind heute bereits weitgehend automatisiert. Die Anwendung der Robotik ist Stand der Technik. Ein gleichbleibendes Qualitätsniveau der Herstellung, auch beim Einsatz einer durchlaufenden (kontinuierlichen) Produktion ist damit gewährleistet. |
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Hochfestes Strukturteil in Feinguss
hergestellt für Contraves AG, Zürich
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