Schmelzaggregate
Feingießereien erschmelzen vergleichsweise kleine Chargen, typischerweise von wenigen bis zu einigen hundert Kilogramm, sodass jede Schmelze ohne Verzögerung in heiße Schalen gegossen werden kann.
- Induktionstiegelöfen sind Standard für Stähle, nichtrostende Stähle, Nickel-, Kobalt- und Kupferlegierungen. Sie schmelzen schnell, rühren das Bad elektromagnetisch und erlauben häufige Legierungswechsel. Die Zustellung wird auf die Legierung abgestimmt.
- Widerstands- oder gasbeheizte Tiegelöfen sind bei Aluminium üblich.
- Vakuuminduktionsöfen sowie spezielle Kalttiegel- oder Lichtbogenanlagen werden für reaktive und Hochleistungslegierungen eingesetzt; siehe unten.
Einsatzstoffe und Schmelzekontrolle
Die Chargen bestehen aus zertifizierten Masseln oder Stangenmaterial, vorlegiertem Material und kontrolliertem Kreislaufmaterial. Dessen Anteil wird bei anspruchsvollen Legierungen begrenzt, da wiederholtes Umschmelzen die Analyse verändert und Gas- und Einschlussgehalte erhöht. Beim Schmelzen wird geachtet auf:
- Analyse. Vor dem Abguss wird eine Spektrometerprobe genommen; durch Abbrand verlorene Elemente werden nachgesetzt.
- Desoxidation und Gasgehalt. Stähle werden kurz vor dem Abstich desoxidiert; Aluminiumschmelzen werden zur Wasserstoffentfernung entgast.
- Schlacke und Einschlüsse. Das Bad wird abgeschlackt; Filter oder Bodenabguss halten Schlacke aus der Form fern.
- Haltezeit. Langes Halten erhöht Gasaufnahme, Reaktion mit der Zustellung und Verluste reaktiver Elemente.
Vakuumschmelzen
Legierungen mit reaktiven Elementen wie Aluminium und Titan, darunter die meisten ausscheidungshärtenden Nickel-Superlegierungen, werden unter Vakuum geschmolzen und gegossen, um Oxidation und Stickstoffaufnahme zu verhindern; Titan selbst erfordert durchgehend Vakuum- oder Schutzgasanlagen. Vakuumguss ist eine eigenständige Fähigkeit mit eigener Anlagentechnik und Qualifikation. Korrosionsbeständige Nickellegierungen und nichtrostende Stähle werden routinemäßig an Luft erschmolzen, teils unter Schutzgasabdeckung.
Gießtemperatur
Die Gießtemperatur wird als Überhitzung über der Liquidustemperatur der Legierung definiert und zusammen mit der Schalentemperatur gewählt:
- höhere Überhitzung verbessert Fließvermögen und Füllung dünner Wände;
- geringere Überhitzung verringert Schwindung, Gaslöslichkeit, Korngröße und Metall-Form-Reaktion.
Zur Orientierung: Unlegierte und nichtrostende Stähle werden typischerweise im Bereich von 1550 bis 1650 °C gegossen, Aluminiumlegierungen um 700 bis 750 °C; der richtige Wert hängt von Legierung, Wanddicke und Gießsystem ab. Die Temperatur wird unmittelbar vor dem Abguss mit Tauchthermoelementen oder kalibrierten Pyrometern gemessen und je Schmelze dokumentiert.
Gießverfahren
- Schwerkraftguss aus dem Ofen oder der Handpfanne ist das Normalverfahren.
- Vakuumunterstütztes bzw. steigendes Gießen (Niederdruck-Gegenschwerkraft) saugt das Metall von unten in die Schale und hilft, sehr dünne Querschnitte turbulenzarm zu füllen.
- Schleuderguss erhöht den Metalldruck durch Rotation, hauptsächlich für Kleinteile, Schmuck, Dental und teils Titanguss.
- Druckunterstützte Erstarrung und gerichtete Erstarrung sind Sonderverfahren für bestimmte Legierungen.
Nach dem Abguss
Abgegossene Formen kühlen an ruhender Luft oder unter Hauben ab. Exotherme oder isolierende Abdeckmittel auf dem Trichter halten das Speisemetall flüssig. Bei unlegierten Stählen begrenzen reduzierende Bedingungen um die abkühlende Schale Zunder und Randentkohlung. Jede Form wird mit der Schmelzennummer gekennzeichnet, sodass jedes Gussteil seiner Schmelzenanalyse zuordenbar ist.
Siehe auch: Anschnitt und Speisung, Gasporosität, Werkstoffprüfung.