1. Einführung
Lost-Wachs (Investition) Gießen wird für seine Fähigkeit geschätzt, feine Details wiederzugeben, dünne Abschnitte und komplexe Geometrie mit hervorragender Oberflächengüte und relativ engen Toleranzen.
Das Erreichen konsistenter Ergebnisse hängt nicht nur von der Geometrie oder den Maschineneinstellungen ab, sondern ist grundsätzlich ein Materialproblem.
Die Wachsmischung, Anlagechemie, feuerfeste Zuschlagstoffe, Kernzusammensetzung, Tiegel und Legierungschemie interagieren alle thermisch, chemisch und mechanisch beim Entparaffinieren, Burnout und Metallinjektion.
Die Auswahl der richtigen Materialien für jeden Schritt macht den Unterschied zwischen einem Produktionslauf mit hoher Ausbeute und wiederholter Nacharbeit aus.
2. Überblick über den Arbeitsablauf beim Wachsausschmelzverfahren
Schlüsselphasen und die primär beteiligten materiellen Elemente:
- Musterung (Wachs) — Modellwachs oder spritzgegossener Thermoplast; Anguss-/Wachs-Angusssysteme.
- Montage & Tor — Wachsstangen (falsch), Basisplatten.
- Shell-Aufbau (Investition) – Gülle (Bindemittel + feines feuerfestes Material), Stuck-/Aggregatanstriche.
- Trocknen / Entwachung — Entfernung organischer Muster im Dampf/Autoklaven oder Ofen.
- Burnout / Schalensinter — kontrollierte Rampe, um restliche organische Stoffe zu oxidieren/verbrennen und die Schale auf die erforderliche Festigkeit zu sintern.
- Schmelzen & gießen — Tiegelmaterial plus Atmosphäre (Luft/Inert/Vakuum) und Ausgießsystem (Schwerkraft / Zentrifugal / Vakuum).
- Kühlung & Muschelentfernung — mechanische oder chemische Schalenentfernung; Abschluss.
In jeder Stufe werden unterschiedliche Materialfamilien verwendet, die für die Temperaturen optimiert sind, Chemie, und mechanische Belastungen in diesem Stadium.
3. Wachs & Mustermaterialien
Funktionen: Geometrie tragen, Oberflächenbeschaffenheit definieren, und sorgen für eine vorhersehbare Ausdehnung während des Rohbaus.
Gewöhnliches Wachs / Mustermaterialfamilien
| Material / Familie | Typische Komposition | Typisches Schmelzen / Erweichungsbereich (°C) | Typische lineare Schrumpfung (wie produziert) | Typische Restasche nach dem Ausbrennen | Beste Verwendung / Notizen |
| Paraffinreiches Injektionswachs | Paraffin + kleiner Modifikator | 45–70 ° C. | ~0,2–0,5 % | 0.05–0,2 Gew.-% | Niedrige Kosten, Gutes Finish; spröde, wenn es rein ist – normalerweise gemischt. |
| Mikrokristalline Wachsmischungen | Mikrokristallines Wachs + Paraffin + Klebrigmacher | 60–95 °C | ~0,1–0,3 % | ≤0,1 Gew.-% (wenn aschearm formuliert) | Verbesserte Zähigkeit und Zusammenhalt; bevorzugt für komplexe Baugruppen. |
| Musterwachs (technische Mischungen) | Paraffin + mikrokristallin + Polymere (PE, EVA) + Stabilisatoren | 55–95 °C | ~0,10–0,35 % | ≤0,05–0,1 Gew.-% | Standard-Gießerei-Modellwachs: abgestimmter Fluss, Schrumpfen und Asche. |
Bienenwachs / natürliche Wachsmischungen |
Bienenwachs + Modifikatoren | 60–65 °C (Bienenwachs) | ~0,2–0,6 % | ≤0,1–0,3 % | Guter Oberflächenglanz; Wird in kleinen/handgefertigten Teilen verwendet; variable Asche. |
| Heißschmelz-Thermoplast-Modelle | Thermoplastische Elastomere / Polyolefine | 120–200 ° C. (abhängig vom Polymer) | Variable | Sehr wenig Asche, wenn das Polymer sauber verbrennt | Wird für spezielle Muster verwendet; geringeres Kriechen bei der Handhabung, erfordern aber eine höhere Entparaffinierungsenergie. |
| 3D-gedruckte gießbare Harze (SLA/DLP) | Für das Ausbrennen formulierte Photopolymerharze | Glasübergang ~50–120 °C; Zersetzung 200–600 °C | hängt vom Harz ab; oft ~0,2–0,5 % | 0.1–0,5% (Harzabhängig) | Ausgezeichnete Geometriefreiheit; erfordern strenge Entparaffinierungs-/Brennprotokolle, um Rückstände zu vermeiden. |
Schlüsseleigenschaften und warum sie wichtig sind
- Fließfähigkeit zur Injektion: wirkt sich auf die Füll- und Anschnittqualität aus.
- Schwindung & Wärmeausdehnung: muss den Ausdehnungseigenschaften der Einbettmasse entsprechen, um Schalenrisse oder Maßfehler zu vermeiden.
- Aschegehalt: Ein geringer zurückgehaltener Kohlenstoff/Aschegehalt beim Ausbrennen reduziert Schalen-Metall-Reaktionen.
- Stärke & Ermüdung: Muster müssen Handhabung und Schalenrotation ohne Verzerrung überstehen.
Praktische Zahlen & Notizen
- Typische Schrumpfung durch Wachsinjektion: ~0,1–0,4 % linear je nach Wachs und Temperaturkontrolle.
- Verwenden aschearm Formulierungen für hochpräzisen Schmuck und reaktive Legierungen.
4. Investition (feuerfest) Systeme – Typen und Auswahlkriterien
Einbettmasse = Bindemittel + feuerfestes Pulver. Die Auswahl hängt von der maximalen Metallgießtemperatur ab, gewünschte Oberflächenbeschaffenheit, Kontrolle der Wärmeausdehnung, und Beständigkeit gegenüber Reaktionen mit geschmolzenem Metall.
Große Investmentfamilien
- Gipsgebundene Einbettmassen (auf Gipsbasis)
-
- Verwenden: Schmuck und niedrigschmelzende Legierungen (Gold, Silber, Zinn) wo strömende Temperaturen < ~1.000 °C.
- Vorteile: Hervorragende Oberflächenfinish, geringe Durchlässigkeit (gut für feine Details).
- Grenzen: schlechte Festigkeit über ≈1.000 °C; Zersetzt sich und wird weich – nicht geeignet für Stähle oder hochtemperaturbeständige Legierungen.
- Phosphatgebundene Einbettmassen (z.B., Natrium- oder Magnesiumphosphat)
-
- Verwenden: Hochtemperaturlegierungen (Edelstähle, Nickellegierungen) und Anwendungen, die eine höhere Feuerfestfestigkeit bis zu ~1.500 °C erfordern.
- Vorteile: höhere Warmfestigkeit, bessere Beständigkeit gegen Metallreaktionen und Rissbildung.
- Grenzen: In einigen Formulierungen ist die Oberflächenpolitur schlechter als bei Gips; komplexeres Mischen.
- Kieselsol / kolloidales Siliciumdioxid gebunden (Aluminiumoxid/Siliciumdioxid-Mischungen)
-
- Verwenden: Präzisionsteile über einen weiten Temperaturbereich; anpassbar mit Zirkon- oder Aluminiumoxidzusätzen.
- Vorteile: gute Hochtemperaturstabilität, Feines Oberflächenfinish.
- Grenzen: Die Kontrolle der Wärmeausdehnung und der Abbindezeit ist von entscheidender Bedeutung.
- Zirkon / Aluminiumoxid (Oxid) verstärkte Investitionen
-
- Verwenden: reaktive Legierungen (Titan, Hochtemperatur-Nickellegierungen) — Reduziert die Metalleinbettreaktion.
- Vorteile: sehr hohe Feuerfestigkeit, geringe Reaktivität mit aktiven Metallen.
- Grenzen: deutlich höhere Kosten; teilweise reduzierter Lack.
Checkliste für die Investitionsauswahl
- Maximale Gießtemperatur (Wählen Sie eine Einbettmasse, die über der Schmelztemperatur liegt + Sicherheitsmarge).
- Gewünschte Oberflächenbeschaffenheit (Ra-Ziel).
- Anpassung der Wärmeausdehnung — Offset zum Ausgleich der Wachsausdehnung und Metallschrumpfung.
- Permeabilität & Stärke — um Gießdruck und Zentrifugal-/Vakuumbelastungen standzuhalten.
- Chemische Reaktivität – insbesondere für reaktive Metalle (Von, Mg, Al).
5. Stuck, Beschichtungen und Rohbaumaterialien
Muscheln werden abwechselnd gebaut Gülle-Dips Und Stuck (gröbere feuerfeste Körner). Materialien und Partikelgrößen steuern die Schalendicke, Durchlässigkeit und mechanische Festigkeit.
- Aufschlämmung: Anlagebinder + feines feuerfestes Material (typischerweise 1–10 µm) für das Ausrubben und die feine Oberflächenwiedergabe.
- Stuck: gröbere Siliciumdioxid-/Zicron-/Aluminiumoxid-Partikel (20–200 µm) die die Körperdicke aufbauen.
- Beschichtungen / wäscht: spezielle Decklacke (z.B., reich an Aluminiumoxid oder Zirkon) handeln als Barriereschichten für reaktive Legierungen und zur Verbesserung der Musterfeinheit oder zur Reduzierung der Metalleinbettreaktion.
Auswahltipps
- Verwenden Sie a Zirkon/Aluminiumoxid-Barrierewäsche für Titan und reaktive Legierungen zur Minimierung von Alpha-Fällen und chemischen Reaktionen.
- Begrenzen Sie die Partikelgröße des Stucks in den letzten Schichten, um die erforderliche Oberflächenpolitur zu erreichen.
6. Kerne und Kernmaterialien (dauerhaft & löslich)
Kerne erzeugen innere Hohlräume. Verwendungsmöglichkeiten für Wachsausschmelzverfahren:
- Keramik (feuerfest) Kerne – Kieselsäure, Zirkon, auf Aluminiumoxidbasis; chemisch gebunden (Harz oder Natriumsilikat) oder gesintert.
- Löslich (Salz, Wachs) Kerne — Nach dem Gießen ausgelaugte Salzkerne für komplexe Innenkanäle, bei denen Keramikkerne unpraktisch sind.
- Hybridkerne — Keramikkern, umhüllt von einer Einbettmassehülle, um das Entparaffinieren und Ausbrennen zu überstehen.
Schlüsseleigenschaften
- Festigkeit bei Schalentemperaturen um Handhabung und Burnout zu überleben.
- Kompatibilität mit Investitionserweiterung (passende Grünfestigkeit und Sinterverhalten).
- Permeabilität damit beim Ausgießen Gase entweichen können.
7. Tiegel, Gießsysteme & Werkzeugmaterialien
Die Wahl des Tiegel- und Gießmaterials hängt davon ab Legierungschemie, Schmelztemperatur, Und Reaktivität.
Gängige Tiegelmaterialien
- Graphit / Kohlenstofftiegel: weit verbreitet für Kupfer, Bronze, Messing, und viele Nichteisenlegierungen. Vorteile: Ausgezeichnete thermische Leitfähigkeit, billig.
Einschränkungen: reagieren mit einigen Schmelzen (z.B., Titan) und kann bei einigen Legierungen nicht in oxidierenden Atmosphären verwendet werden. - Aluminiumoxid (Al₂O₃) Tiegel: chemisch inert für viele Legierungen und bei höheren Temperaturen einsetzbar.
- Tiegel aus Zirkonoxid: sehr feuerfest und chemisch beständig – wird für reaktive Legierungen verwendet (aber teurer).
- Siliziumkarbid (SiC)-ausgekleidete Tiegel: hohe Thermoschockbeständigkeit; gut für einige Aluminiumschmelzen.
- Keramik-Graphit-Verbundwerkstoffe Und Tiegelbeschichtungen (Oxidationsbarrieren) werden verwendet, um die Lebensdauer zu verlängern und die Kontamination zu minimieren.
Gießsysteme
- Schwerkraftgießen – am einfachsten, Wird für Schmuck und Kleinserien verwendet.
- Zentrifugales Casting – bei Schmuckstücken ist es üblich, Metall in feine Details zu zwingen; Beachten Sie erhöhte Schimmel- und Metallbelastungen.
- Vakuumunterstützt / Vakuumgießen – Reduziert Gaseinschlüsse und ermöglicht reaktives Metallgießen unter reduziertem Druck.
- Vakuuminduktionsschmelzen (VIM) und Vakuum-Verzehrelektrodenschmelzen (UNSER) — für hochreine Superlegierungen und reaktive Metalle wie Titan.
Wichtig: für reaktive oder hochtemperaturbeständige Legierungen (Titan, Nickel-Superlegierungen), Verwenden Sie Vakuum- oder Inertgasschmelzen sowie Tiegel/Beschichtungen, die eine Kontamination verhindern, und stellen Sie sicher, dass das Gießsystem mit dem Metall kompatibel ist (z.B., Zentrifugal unter Vakuum).
8. Metalle und Legierungen, die üblicherweise im Einbettverfahren gegossen werden
Wachsausschmelzguss kann ein breites Legierungsspektrum verarbeiten. Typische Kategorien, repräsentative Schmelzpunkte (°C) und technische Hinweise:
Notiz: Die aufgeführten Schmelzpunkte gelten für reine Elemente oder als Richtwerte für Legierungsbereiche. Verwenden Sie für eine präzise Prozesssteuerung stets die vom Hersteller bereitgestellten Schmelz-/Erstarrungsdaten.
| Legierungskategorie | Repräsentative Legierungen | Ca.. schmelzen / zur Aufbewahrung (°C) | Praktische Hinweise |
| Edelmetalle | Gold (Au), Silber (Ag), Platin (Pt) | Au: 1,064°C, Ag: 962°C, Pt: 1,768°C | Schmuck & hochwertige Teile; Edelmetalle erfordern für ein feines Finish aschearme Wachs- und Gipseinbettmassen; Pt erfordert eine Einbettung oder einen Tiegel mit sehr hoher Temperatur. |
| Bronze / Kupfer Legierungen | Mit Sn (Bronze), Cu-Zn (Messing), Cu-Legierungen | 900–1.080°C (hängt von der Legierung ab) | Gute Fließfähigkeit; kann in Standard-Phosphat- oder Silica-Einbettmassen gegossen werden; Achten Sie auf Oxidbildung und Krätze. |
| Aluminium Legierungen | A356, AlSi7, AlSi10 | ~610–720°C | Schnelle Verfestigung; besondere Investitionen erforderlich; Reagiert bei hohen Temperaturen auf Kohlenstoff/Graphit – verwenden Sie geeignete Tiegel/Beschichtungen. |
Stähle & rostfrei |
400/300 Serie rostfrei, Werkzeugstähle | ~1.420–1.500 °C (fest/flüssig variieren) | Erfordert Phosphat- oder Aluminiumoxid-Einbettmassen; Höhere Gießtemperaturen → erfordern eine starke Hülle und eine inerte/kontrollierte Atmosphäre, um Oxidation und Reaktionen zu vermeiden. |
| Nickellegierungen / Superalloys | Inconel, Hastelloy-Familien | ~1.350–1.500°C+ | Hohe Gießtemperaturen und strenge Kontrolle – üblicherweise Vakuum- oder kontrolliertes Schmelzen; mit Zirkonoxid/Aluminiumoxid-Mischungen einbetten. |
| Titan & Ti-Legierungen | Ti-6Al-4V | ~1.650–1.700°C (Schmelzpunkt ≈1.668°C) | Extrem reaktiv; Die Einbettmasse muss aus Zirkonoxid/Aluminiumoxid bestehen und im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre gegossen werden (Argon). Spezielle Tiegel/Ausrüstung erforderlich; Die Bildung von Alpha-Fällen ist ein Risiko. |
| Zamak / Zinkdruckgusslegierungen (selten bei Investitionen) | Lasten | ~380–420°C | Niedrige Temperatur; normalerweise stattdessen aus Druckguss, aber möglich für Spezialfeingusse. |
Praktische Gießtemperaturregel: Gießtemperatur ist oft 20–250°C darüber der Liquidus je nach Legierung und Verfahren, um die Füllung sicherzustellen und Wärmeverluste auszugleichen (Überprüfen Sie das Datenblatt der Legierung).
9. Casting-Atmosphären, Reaktionen & Schutzmaßnahmen
Reaktive Legierungen (Al, Von, Mg) und Hochtemperaturschmelzen erfordern eine sorgfältige Kontrolle der Atmosphäre und der Mantelchemie:
- Oxidation: passiert an der Luft → Oxidfilme bilden sich auf der Schmelzoberfläche und werden als Einschlüsse eingeschlossen. Verwenden inerte Atmosphäre (Argon) oder Vakuum Schmelzen für kritische Legierungen.
- Chemische Reaktion zwischen Metall und Einbettmasse: Siliziumdioxid und andere Oxide in Einbettmassen können mit geschmolzenem Metall reagieren und spröde Reaktionsschichten bilden (Beispiel: Alpha-Gehäuse auf Titan).
Barrierewaschanlagen Und Deckschichten mit hohem Zirkon-/Aluminiumoxidgehalt Interaktion reduzieren. - Kohlenstoffaufnahme/-entgasung: Kohlenstoff aus der Wachs-/Einbettmassezersetzung kann in Schmelzen übergehen; Ausreichender Ausbrand und Abschäumung/Filtration reduzieren die Kontamination.
- Wasserstoffaufnahme (Nichteisenschmelzen): verursacht Gasporosität. Durch Entgasen der Schmelze mildern (Argonspülung, Rotationsentgaser) und die Investitionen trocken zu halten.
Schutzstufen
- Verwenden Barrierebeschichtungen für reaktive Metalle.
- Verwenden Vakuum- oder Inertgas Schmelz- und Gießsysteme, sofern angegeben.
- Filtration (Keramikfilter) um Einschlüsse und Oxide beim Ausgießen zu entfernen.
- Kontrollieren Sie die Feuchtigkeit und vermeiden Sie nasse Einbettmassen – Wasserdampf dehnt sich beim Gießen schnell aus und führt zum Versagen der Schale.
10. Entwachung, Ausbrennen und Vorwärmen der Schale – Materialien & Temperaturen
Diese drei Prozessstufen entfernen organisches Mustermaterial, Vervollständigen Sie das Ausbrennen des Bindemittels und sintern Sie die Schale, sodass sie die mechanische Festigkeit und den thermischen Zustand aufweist, die erforderlich sind, um das Gießen zu überstehen.
Materialverträglichkeit (Anlagetyp, Barrierebeschichtungen, Kernchemie) und eine strenge Temperaturkontrolle sind von entscheidender Bedeutung – Fehler hier führen zu Rissen in der Schale, Gasporosität, Metall-Hülle-Reaktionen und falsche Abmessungen.
Entparaffinierung – Methoden, typische Parameter und Auswahlhilfe
| Verfahren | Typische Temperatur (°C) | Typische Zeit | Typische Wachsentfernungseffizienz | Am besten für / Kompatibilität | Vorteile / Nachteile |
| Dampf / Autoklave | 100–130 | 20–90 Min (hängt von der Masse ab & Tor) | 95–99 % | Wasserglas / Silica-Sol-Schalen; große Versammlungen | Schnell, sanft zur Schale; muss Kondensat kontrollieren & Entlüftung, um Schäden durch Dampfdruck zu vermeiden |
| Lösungsmittel (chemisch) Dewax | Lösungsmittelbad 40–80 (Lösungsmittelabhängig) | 1–4 h (plus Trocknen) | 97–99 % | Klein, komplizierte Schmuckschalen oder SLA-Gussteile | Sehr saubere Entfernung; erfordert den Umgang mit Lösungsmitteln, Trocknungsschritt und Umgebungskontrollen |
| Thermal (Ofen) Dewax / Blitz | 180–350 (vorbrennen) | 0.5–3 Std | 90–98% | Hochtemperatur-Investitionen (Phosphat, Aluminiumoxid) und Teile, in denen Dampf nicht empfohlen wird | Einfache Ausstattung; Rampe und Entlüftung müssen kontrolliert werden, um Risse zu vermeiden |
| Blitz/Kombination (Dampf + kurzes thermisches Finish) | Dampf, dann 200–300 | Dampf 20–60 + thermisch 0,5–2 h | 98–99 % | Die meisten Seriengranaten | Guter Kompromiss – entfernt Wachsmassen und verbrennt dann Rückstände sauber |
Burnout (Ausbrennen des Bindemittels, organische Entfernung und Sintern)
Zweck: Restliche organische Stoffe/Asche oxidieren und entfernen, vollständige Bindemittelreaktionen, Verdichten/Sintern der Schale auf die erforderliche Warmfestigkeit, und stabilisieren die Schalenabmessungen.
Allgemeine Burnout-Strategie (Gießereipraxis):
- Kontrollierte Rampe von Umgebungstemperatur → 200–300 °C bei 0.5-3 °C/min um flüchtige Stoffe langsam zu entfernen – wenn Sie hier bleiben, wird eine heftige Verdampfung vermieden, die die Granaten beschädigt.
- Setzen Sie die Rampe bis zur Zwischenhaltestelle fort (300–600 ° C.) bei 1-5 °C/min, Je nach Schalendicke 0,5–3 Stunden halten, um Bindemittel und kohlenstoffhaltige Rückstände zu verbrennen.
- Letzte Rampe zur Sinter-/Haltetemperatur auf die Einbettmasse und Legierung abgestimmt sein (siehe Tabelle unten) und einweichen für 1–4 h um Schalenfestigkeit und einen geringen Restkohlenstoffgehalt zu erreichen.
Empfohlenes Burnout / Sintertemperaturbänder (typisch):
| Investmentfamilie | Typischer Burnout / Sintertemp (°C) | Notizen / Ziel |
| Gipsgebunden (Gips) | ~450–750 °C | Verwendung für niedrig schmelzende Legierungen (Edelmetalle). Vermeiden >~800 °C – Gips dehydriert/schwächt. |
| Kieselsäure-Sol / kolloidale Kieselsäure (nicht reaktive Sole) | 800–1000 ° C. | Gut für allgemeine Nichteisenmetalle und einige Stähle; Passen Sie den Halt an die Schalendicke an. |
| Phosphatgebunden | 900–1200 ° C. | Für Stähle, Superlegierungen aus Edelstahl und Ni-Basis – ergeben eine hohe Warmfestigkeit und Durchlässigkeit. |
| Zirkon / Aluminiumoxidverstärkte Investitionen | 1000–1250+ °C | Für reaktive Legierungen (Von) und hohe Gießtemperaturen – minimieren Metalleinbettreaktionen. |
Gehäusevorwärmung – Zieltemperaturen, Einweichzeiten und Überwachung
Ziel: Bringen Sie die Schale auf eine stabile Temperaturverteilung nahe der Gießtemperatur, damit (A) Der Thermoschock beim Kontakt mit der Schmelze wird minimiert, (B) Die Schale ist vollständig gesintert und stark, Und (C) Die Gasentwicklung beim Gießen ist vernachlässigbar.
Allgemeine Hinweise
- Auf eine Temperatur unter, aber nahe der Gießtemperatur vorheizen – typischerweise zwischen (für temp − 50 °C) Und (für temp − 200 °C) Abhängig von Legierung, Schalenmasse und Investition.
- Zeit zum Einweichen: 30 min → 3 H abhängig von der Hüllenmasse und der erforderlichen thermischen Gleichmäßigkeit. Dickere Schalen erfordern eine längere Einweichzeit.
- Gleichmäßigkeit: Ziel ±10–25 °C über die Schalenoberfläche; Überprüfung mit eingebetteten Thermoelementen oder IR-Thermografie.
Empfohlene Tabelle zum Vorwärmen der Schale (praktisch):
| Legierung / Familie | Typische Temperatur geschmolzenen Metalls (°C) | Empfohlene Kesselvorwärmung (°C) | Einweichen / Zeit halten | Atmosphäre & Notizen |
| Aluminium (A356, AlSi-Legierungen) | 610–720 °C | 300–400 ° C. | 30–90 Min | Luft oder trockenes N₂; Stellen Sie sicher, dass die Schale vollständig trocken ist – Aluminium reagiert bei hohen Temperaturen mit freiem Kohlenstoff; Halten Sie die Schale in einem angenehmen Abstand unterhalb des Schmelzpunkts. |
| Kupfer / Bronze / Messing | 900–1.090 °C | 500–700 ° C. | 30–120 Min | Je nach Anlage Luft oder N₂; Sperrschichten reduzieren die Reaktion und verbessern das Finish. |
| Edelstähle (z.B., 316L) | 1450–1550 ° C. | 600–800 ° C. | 1–3 Std | Verwenden Sie Phosphat-/Aluminiumoxid-Einbettmassen; Ziehen Sie N₂/N₂-H₂ oder eine kontrollierte Atmosphäre in Betracht, um eine übermäßige Oxidation zu begrenzen. |
Nickel-Superlegierungen (Inconel 718, usw.) |
1350–1500 ° C. | 750–1000 ° C. | 1–4 h | Verwenden Sie Hochtemperatur-Zirkon-/Aluminiumoxid-Einbettmassen und Vakuum-/Inertschmelzen; Das Vorheizen der Schale kann sich für eine optimale Fütterung der Gießtemperatur nähern. |
| Titan (Ti-6Al-4V) | 1650–1750 °C | 800–1000 ° C. (Einige Praxen heizen näher vor) | 1–4 h | Vakuum oder inerte Atmosphäre erforderlich; Verwenden Sie Barrierewaschmittel aus Zirkonoxid; Schale vorwärmen und unter Vakuum/Inert gießen, um Alpha-Kalk zu verhindern. |
Unten ist eine kompakte, Umsetzbare Tabellenverknüpfung zur Fehlerbehebung Häufige Fehler beim Feinguss Zu materialbedingte Ursachen, diagnostische Kontrollen, Und praktische Abhilfemaßnahmen / Verhütung.
Verwenden Sie es als Referenz in der Werkstatt, wenn Sie Läufe untersuchen. Jede Zeile ist so geschrieben, dass der Gießereitechniker oder -ingenieur Diagnoseschritte befolgen und Korrekturen schnell durchführen kann.
Kurze Legende:INV = Investition (Hülse) Material/Bindemittel; Wachs = Mustermaterial (oder 3D-gedrucktes Harz); Tiegel = Schmelzbehälter/Auskleidung.
| Defekt | Typische Symptome | Materialbedingte Ursachen | Diagnosekontrollen | Heilmittel / Verhütung (Materialien & Verfahren) |
| Schale knackt / Granatenexplosion | Sichtbare radiale/lineare Risse in der Schale, Schalenbruch beim Gießen oder Entparaffinieren | Hochwachsexpansion vs. INV-Expansion; Nassinvestition; eingeschlossenes Kondensat; unverträgliches Bindemittel; zu schnelle Rampenraten | Überprüfen Sie die Schalentrockenheit (Massenverlust), Überprüfen Sie das Entparaffinierungsprotokoll, visuelle Risskartierung; Bei Verdacht CT/UT nach dem Gießen | Langsames Entparaffinieren und Ausbrennen auf 100–400 °C; Stellen Sie sicher, dass Entlüftungs-/Abflusslöcher vorhanden sind; Wechseln Sie zu einem kompatiblen Wachs mit geringer Ausdehnung; Trocknen Sie die Schalen vollständig ab; Passen Sie das Verhältnis von Schlämme und Stuck an; Erhöhen Sie die Schalendicke oder ändern Sie das Bindemittel, um die mechanische Festigkeit zu erhöhen |
| Gasporosität (Lunker, Nadellöcher) | Kugelförmige/unregelmäßige Hohlräume, oft nahe der Oberfläche oder unterhalb der Oberfläche | Wasserstoff aus Nasseinbettmasse; Öl-/Lösungsmittelrückstände im Wachs; schlechte Entgasung der Schmelze; Feuchtigkeit im Stuck | Querschnitt, Radiographie/Röntgen zur Lokalisierung von Poren; Feuchtigkeit messen (ofentrocken); Aschetest; Schmelzgasanalyse oder Sauerstoff-/Wasserstoffmonitor | Die Schalen gründlich trocknen; Entparaffinierung verbessern & längeres Trocknen; brennen, um zu schmelzen (Argonrotor); Vakuumunterstütztes Ausgießen; Verwenden Sie aschearmes Wachs; Entfernen Sie nassen Putz und kontrollieren Sie die Luftfeuchtigkeit |
Nadellöcher auf der Oberfläche / Lochfraß |
Kleine Oberflächengruben, oft vollflächig | Feiner Restkohlenstoff / Bindemittelreaktion; Schlechte endgültige Güte des Schlickers/Stuckgipses; Investitionsverschmutzung | Visuell/REM der Grubenmorphologie; Aschegehaltstest (Zielwert ≤ 0,1 Gew.-% für empfindliche Legierungen); Überprüfen Sie die endgültige Stuckpartikelgröße | Verwenden Sie eine feinere Endputzschicht; Verbesserung der Güllemischungskontrolle; Verlängern Sie die Ausbrenndauer, um Restkohlenstoff zu reduzieren; Verwenden Sie Barrierewaschmittel (Zirkon/Aluminiumoxid) für reaktive Legierungen |
| Oxideinschlüsse / Schlackeneinschluss | Vereinzelte dunkle Einschlüsse, Schlackenlinien, oberflächlicher Schorf | Oxidhaut auf der Schmelze durch langsames Gießen/oxidierende Atmosphäre; Verunreinigter Tiegel oder fehlendes Flussmittel | Metallographie; Filter-/Pfanneninspektion; Visuelle Darstellung der Schmelzoberfläche; Filterverstopfung | Verwenden Sie Keramikfiltration und Abschäumung; Bei Bedarf unter inerter oder kontrollierter Atmosphäre gießen; Tiegelauskleidung oder -beschichtung wechseln; strengere Ladungskontrolle und Flussmittel |
Chemische Reaktionsschicht (Alpha-Fall, Grenzflächenreaktion) |
Spröd oxidiert / Reaktionsschicht auf Metalloberfläche, schlechte mechanische Oberfläche | INV-Chemie reagiert mit Schmelze (Ti/Al vs. Siliziumdioxid); Kohlenstoffaufnahme aus dem Bindemittel; Sauerstoffeintritt | Querschnittsmetallographie; Tiefenmessung der Reaktionsschicht; RFA für Sauerstoff/Kohlenstoff | Verwenden Sie Barrierewaschschichten aus Zirkon/Aluminiumoxid; Vakuum/inertes Schmelzen & gießen; Investition auf zirkonoxidreiches System umstellen; Restkohlenstoff reduzieren (längeres Burnout) |
| Unvollständige Füllung / kalte Schließungen / Miserruns | Fehlende Geometrie, Nähte, verschmolzene Leitungen, unvollständige Dünnschnitte | Schlechte Fließfähigkeit der Legierung für die gewählte Einbettmasse/Wärmemasse; Niedrige Gießtemperatur oder übermäßiger Wärmeverlust an die kalte Schale; Nicht übereinstimmende Wachsschrumpfung | Sichtprüfung, Gating-Analyse, Wärmebildgebung der Gleichmäßigkeit der Schalenvorwärmung | Erhöhen Sie die Gießtemperatur innerhalb der Legierungsspezifikation; Heizen Sie die Schale näher an der Gießtemperatur vor; Anschnitt/Entlüftung optimieren; Wählen Sie eine Legierung mit höherer Fließfähigkeit oder ein Kühlkörper-/Kühldesign; Reduzieren Sie dünne Wandmerkmale oder verwenden Sie ein anderes Verfahren (Zentrifugal) |
Heißes Reißen / heißes Knacken |
Beim Erstarren entstehen unregelmäßige Risse in stark beanspruchten Abschnitten | Investitionen begrenzen den Rückgang (zu starr); Legierung hat einen großen Gefrierbereich; inkompatibles Kühl-/Riser-Design | Untersuchen Sie die Rissstelle relativ zum Erstarrungspfad; Überprüfen Sie die thermische Simulation | Geometrie neu gestalten (Filets hinzufügen, Abschnittsdicke ändern); Passen Sie den Anschnitt und das Steigrohr an, um eine gerichtete Erstarrung zu fördern; Erwägen Sie eine alternative Legierung mit engerem Gefrierbereich |
| Schlechte Oberflächenbeschaffenheit / körnige Textur | Raue oder körnige Gussoberfläche, schlechte Polierbarkeit | Grober Endputz oder aggressive Schlämme; Kontamination bei Investitionen; unzureichende abschließende Schlämmschichten | Messen Sie Ra, Überprüfen Sie die endgültige Stuckpartikelgröße, Überprüfen Sie die Feststoff-/Siebanalyse der Aufschlämmung | Verwenden Sie eine feinere Endbeschichtung/Körnung, Erhöhen Sie die Anzahl der feinen Schlicker-/Stuckschichten, Verbessern Sie die Sauberkeit und Durchmischung der Gülle, Kontrollieren Sie Umgebungsstaub und Handhabung |
Maßfehler / Verzug (Schrumpfungsverzerrung) |
Merkmale außerhalb der Toleranz, Verzug nach dem Gießen/Abkühlen | Die Schrumpfung des Wachsmusters wird nicht ausgeglichen; Differentialschalenausdehnung; Falscher Ausbrenn-/Sinterplan | Vergleichen Sie Musterdimmungen mit Shell; Wärmeausdehnungsaufzeichnungen; TCs im Panzer während des Burnouts | Kalibrieren Sie die Wachs-/Schrumpftoleranzen; Passen Sie die Kompensation der thermischen Ausdehnung des Burnouts an; Shell-Build ändern (steifere Trägerschichten) und Vorheizstrategie; Schließen Sie die Halterung/Klemmung während des Abkühlens an |
| Kernverschiebung / innere Fehlausrichtung | Interne Passagen außerhalb der Achse, dünne Wände, in denen sich der Kern bewegte | Schwaches Keramikkernmaterial oder schlechte Kernunterstützung bei der Wachsmontage; Nichtübereinstimmung der Kern-/Einbettmassehaftung | Schneiden Sie Teile ab oder verwenden Sie CT/Röntgen; Überprüfen Sie die Festigkeit und Haftung des Kerngrüns | Erhöhen Sie die Kernsteifigkeit (Ändern Sie das Harzbindemittel oder fügen Sie Rosenkranzstützen hinzu); Verbesserung der Kernsitzfunktionen; Passen Sie die Stuckschichtung der Schale an den Verriegelungskern an; Kerne richtig aushärten |
Kontamination / Carbon-Tonabnehmer aus Metall |
Dunkle Streifen, verminderte Duktilität; Wasserstoffporosität | Kohlenstoff aus der Zersetzung von Wachs oder Einbettmasse, verunreinigte Tiegelauskleidung | Kohlenstoff-/Sauerstoffanalyse (Leco), visuelle Mikrostruktur, Aschetest | Verwenden Sie aschearmes Wachs; Burnout verlängern; Verwenden Sie einen beschichteten oder alternativen Tiegel; Vakuum/inerte Schmelze & gießen; Verbesserung der Filtration und Entgasung |
| Restfeuchtigkeit verursachte Abplatzungen / Dampfexplosionen | Lokalisierter Granateneinschlag / Schwere Ausbrüche beim ersten Metallkontakt | Nasse Einbettmasse oder eingeschlossenes Entparaffinierungskondensat | Messen Sie den Gewichtsverlust nach dem Trocknen; Überprüfung der Ofentrocknung und des Feuchtigkeitssensors | Trocknen Sie die Muscheln, um die Feuchtigkeit zu reduzieren (in der Arbeitsanweisung angeben), langsames, kontrolliertes Entparaffinieren, ausreichend Zeit zum Trocknen einplanen, Vor dem Gießen vorheizen, um das Wasser auszutreiben |
12. Umwelt, Gesundheit & Sicherheitsüberlegungen; Recycling & Abfallbehandlung
Hauptgefahren
- Lungengängiges kristallines Siliciumdioxid (RCS) aus Stuck- und Einbettmassestaub – streng kontrolliert (Atemschutzgeräte, lokaler Auspuff, Nassmethoden).
- Dämpfe vom Burnout — brennbare organische Stoffe; Kontrolle mit Belüftung und thermischen Oxidationsmitteln.
- Gefahren durch geschmolzenes Metall – Spritzer, Verbrennungen; PSA- und Pfannenhandhabungsprotokolle.
- Gefahren durch reaktive Metalle (Von, Mg) — Brandgefahr bei Anwesenheit von Sauerstoff; benötigen sauerstofffreie Umgebungen zum Schmelzen/Gießen.
- Entsorgung heißer Schalen — thermische und chemische Gefahren.
Abfall & Recycling
- Metallschrott wird in der Regel wiedergewonnen und recycelt – ein großer Vorteil für die Nachhaltigkeit.
- Gebrauchte Investition kann zurückgefordert werden (Gülletrennung, Zentrifuge) und wiederverwendbares feuerfestes Material zurückgewonnen (aber achten Sie auf Verunreinigungen und Geldstrafen).
- Verbrachte Investition und Filterstaub kann je nach Bindemittelchemie klassifiziert werden – entsorgen Sie ihn gemäß den örtlichen Vorschriften.
13. Praktische Auswahlmatrix & Checkliste für die Beschaffung
Schnellauswahlmatrix (hohes Niveau)
- Schmuck / Niedrigtemperaturlegierungen: Paraffin/mikrokristallines Wachs + Gipsinvestition + Dampfentparaffinierung.
- Allgemeine Bronze / Messing / Kupferlegierungen: Wachsmischungen + Silica/Phosphat-Einbettmassen + Vakuum- oder Inertgießen empfohlen.
- Aluminiumlegierungen: Wachs + Kieselsol/kolloidale Einbettmassen, formuliert für Al + trockene Muscheln + inerte oder kontrollierte Atmosphäre + geeigneten Tiegel (SiC/Graphit mit Beschichtungen).
- Rostfrei, Nickellegierungen: Wachs + Phosphat- oder Aluminiumoxid/Zirkon-Einbettmassen + hohe Sintertemperatur der Schale + Vakuum/inertes Schmelzen & Filtration.
- Titan: Wachs oder gedrucktes Muster + Zirkonoxid/Aluminiumoxid-Barriere-Einbettmasse + Vakuum schmelzen und gießen + Zirkon-Barriereschichten + spezielle Tiegel.
Beschaffung & Checkliste zum Zeichnen (Must-Have-Artikel)
- Legierungsspezifikation und erforderliche mechanische/Korrosionseigenschaften.
- Ziel der Oberflächenbeschaffenheit (Ra) und kosmetische Anforderungen.
- Maßtoleranzen & kritische Daten (Identifizieren Sie bearbeitete Flächen).
- Shell-Typ (Investmentfamilie) und minimale Schalendicke.
- Einschränkungen im Burnout-Zeitplan (gegebenenfalls) und Vorheiz-/Gießtemperaturfenster.
- NDT & Annahme (Radiographie %, Druck-/Dichtheitsprüfung, mechanische Probenahme).
- Gießmethode (Schwerkraft / Zentrifugal / Vakuum / Druck) und schmelzende Atmosphäre (Luft / Argon / Vakuum).
- Tiegel & Anforderungen an die Filtration (Keramikfilter, Einschränkungen hinsichtlich des Tiegelmaterials).
- Abfall & Recycling-Erwartungen (Investitionsrückforderung %).
- Sicherheit & Risikoprofil (Klausel über reaktive Metalle, Genehmigungsbedarf).
14. Abschluss
Die Materialauswahl beim Wachsausschmelzguss ist breit gefächert und interdisziplinär: jedes Material – Wachs, Investition, Stuck, Kern, Tiegel und Legierung – spielen eine funktionelle Rolle in der Wärmetechnik, chemische und mechanische Wechselwirkungen.
Wählen Sie Materialien mit Blick auf die Schmelzchemie und Temperatur der Legierung, erforderlich Oberflächenbeschaffenheit, akzeptabel Porosität, Und Nachbearbeitung.
Für reaktive oder hochtemperaturbeständige Legierungen (Titan, Ni-Superlegierungen), in spezialisierte Anlagen investieren (Zirkonoxid/Aluminiumoxid), Vakuumschmelz- und Barrierebeschichtungen.
Für Schmuck und niedrigtemperaturbeständige Legierungen, Gipseinbettmassen und feiner Stuck verleihen ein außergewöhnliches Finish und Genauigkeit.
Frühe Zusammenarbeit zwischen Design, Es ist wichtig, dass Musterungs- und Gießereiteams den richtigen Materialsatz für eine zuverlässige Zusammenarbeit festlegen, Produktion mit hoher Ausbeute.
FAQs
Wie wähle ich eine Investition für Edelstahlguss aus??
Wählen Sie a phosphatgebunden oder Aluminiumoxid/Zirkon verstärkte Einbettmasse mit einem Wert über dem Liquidus Ihrer Legierung und ausreichender Warmfestigkeit; erfordern einen Schalensinterplan, der vor dem Gießen Schalentemperaturen von 1.000–1.200 °C erreicht.
Kann ich für Aluminium eine normale Gipseinbettmasse verwenden??
NEIN. Gipseinbettmassen erweichen und zerfallen bei relativ niedrigen Temperaturen; Aluminium benötigt Investitionen, die für Nichteisenmetalle formuliert und auf die besonderen thermischen und chemischen Bedingungen von Al-Schmelzen ausgelegt sind.
Warum entwickeln Titangussteile einen Alpha-Fall??
Alpha-Case ist eine mit Sauerstoff angereicherte spröde Oberflächenschicht, die durch die Reaktion von Titan mit Sauerstoff bei hoher Temperatur entsteht.
Reduzieren Sie es durch den Einsatz von Zirkonoxid-/Aluminiumoxid-Barrierebeschichtungen, Vakuum- oder Argonatmosphären reinigen und reinigen, Trockeninvestitionen.
Ist es wirtschaftlich, Investitionen zurückzugewinnen??
Ja – viele Gießereien gewinnen und recyceln Investitionsfeine und grobes Material durch Schlammtrennung, Zentrifugen und thermische Rückgewinnung.
Die Wirtschaftlichkeit hängt vom Durchsatz und der Kontamination ab.
Welchen Tiegel sollte ich für Bronze vs. Titan verwenden??
Bronze: Graphit- oder SiC-Tiegel mit Beschichtung funktionieren oft.
Titan: Inert verwenden, Tiegel ohne Kohlenstoff und Vakuum- oder Kalttiegel-Induktionsschmelzsysteme – normale Graphittiegel reagieren und verunreinigen Ti.
Was ist das kostengünstigste Feuerfestsystem für Aluminiumgussteile??
Kieselsand (Aggregat) + Wasserglas (Bindemittel) kostet 50–60 % weniger als Kieselsol-Zirkon-Systeme, und der niedrige Schmelzpunkt von Aluminium (615°C) vermeidet Reaktionen mit Kieselsäure – ideal für große Mengen, kostengünstige Aluminiumteile.
So recyceln Sie entparaffiniertes Wachs?
Entparaffiniertes Wachs wird durch ein 5–10 μm-Sieb gefiltert, um Verunreinigungen zu entfernen, Zum Homogenisieren auf 80–100 °C erhitzen, und 5–8 Mal wiederverwendet.
Recyceltes Wachs pflegt 95% der Leistung des Originals und reduziert die Materialkosten um 30%.
