Feingießen produziert Teile mit Oberflächengüten von 63 bis 125 Ra Mikrozoll (1.6 bis 3.2 Mikrometer). Diese glatte Oberfläche entsteht direkt durch den Gussprozess ohne zusätzliche Bearbeitung. Die Keramikschalenform erzeugt eine feine Oberflächenstruktur, die die Details des Wachsmodells präzise wiedergibt.
| Auswahlprozess | Charakteristische Ra (μm) | Charakteristische Ra (µin) | Eigenschaften und Einschränkungen |
|---|---|---|---|
| Sandguss | 12.5 - 25 | 500 - 1000 | Raue Oberfläche, geeignet für große Teile, niedrige Werkzeugkosten. Erfordert erhebliche Bearbeitung für glatte Oberflächen. |
| Feinguss | 1.6 - 3.2 | 63 - 125 | Hervorragendes Finish, hohe Komplexität, nahezu endkonturgetreu. Kompatibel mit praktisch allen Legierungen, einschließlich Hochtemperatur-Superlegierungen. |
| Druckguss | 0.8 - 1.6 | 32 - 64 | Hervorragendes Finish, hohe Produktionsraten, hervorragend für dünne Wände. Beschränkt auf Nichteisenlegierungen mit niedrigerem Schmelzpunkt. |
Die Oberfläche des Metallgusses spiegelt direkt die Wachsmuster und Formhohlraum. Eine glatte, hochwertige Wachsmuster (oft durch Einspritzen von Wachs in eine polierte Aluminiumform) ergibt einen glatteren Guss. Jede Textur oder jeder Makel des Wachses wird auf dem Metall reproduziert.
Die erste Schicht der Keramikschale, die sogenannte Grundierung, erzeugt die Oberflächenfinish. Diese Beschichtung besteht aus feinen feuerfesten Partikeln mit einer Maschenweite zwischen 200 und 325.
Grober Stuck oder große Körner in den Stützschalenschichten können dem Gussstück eine leichte Textur („Sandpapiereffekt“) verleihen. Beim Feinguss wird in der Grundschicht üblicherweise sehr feines Quarz- oder Zirkonmehl verwendet, um die Rauheit zu minimieren.
Die Schalendicke beträgt typischerweise 0.25 bis 0.5 Zoll und wird durch 5 bis 12 Beschichtungsschichten aufgebaut. Dünnere Schalen erzeugen eine bessere Oberflächenbeschaffenheit, es besteht jedoch die Gefahr von Rissen beim Metallgießen.
Eine kontrollierte Entwachsung (oft im Autoklaven oder durch Schnellbrand) verhindert Risse in der Schale oder raue Stellen. Beim Entwachsen wird das Wachsmuster mithilfe von Dampfautoklaven bei 250 °F bis 350 °F oder Schnellbrand bei 1,400 °F bis 1,800 °F entfernt.
Durch Brennen der Schale zum Sintern (z. B. ~800–1100 °C) wird die Innenfläche vor dem Gießen gehärtet und geglättet, wodurch die Oberflächenqualität des Gusshohlraums verbessert wird.
Das Eingießen von Metall in eine ausreichend erhitzte Schale trägt dazu bei, dass das Metall feine Strukturen ausfüllt, ohne vorzeitig zu gefrieren.
Eine zu niedrige Gießtemperatur oder eine unzureichende Vorwärmung der Form können zu unvollständiger Füllung oder Wellenbildung führen. Umgekehrt können übermäßige Überhitzung oder sehr hohe Gießtemperaturen bei bestimmten Legierungen die Formoberfläche erodieren oder Reaktionen hervorrufen, die die Rauheit erhöhen.
Eine kontrollierte Gießgeschwindigkeit (um Turbulenzen zu vermeiden) und eine ordnungsgemäße Entlüftung verhindern außerdem Defekte wie Einschlüsse oder Luftlöcher, die die Oberfläche beschädigen könnten.
Einige Metalle reagieren stärker mit der Keramik als andere.
Beispielsweise bilden Stähle beim Gießen Oxide (z. B. eine Chromoxidhaut in Edelstahl), die leichte Abdrücke auf der Oberfläche hinterlassen können. Hochreaktive oder Hochtemperaturlegierungen (Nickel-Superlegierungen, Kobaltlegierungen) erfordern möglicherweise spezielle Deckschichtmaterialien (Zirkon, Aluminiumoxid usw.), um einen chemischen Angriff auf die Form zu verhindern, der das Gussstück aufrauen würde.
Im Allgemeinen erstarren Legierungen mit feinerer Mikrostruktur (und weniger Schrumpffehler) haben glattere Oberflächen.
Die genannten Werte beziehen sich auf Oberflächen im Gusszustand. Feingussteile werden jedoch häufig geringfügig nachbearbeitet, beispielsweise durch Ausbrechen der Schale, Strahlen oder Beizen. Diese Schritte können die Oberflächenrauheit leicht verändern.
Leichtes Sandstrahlen mit feinen Medien kann den Ra-Wert durch Entfernen von anhaftenden Keramik- oder Oxidschichten reduzieren (wodurch die Rauheit oft auf einen Bereich von ~Ra 0.8–1.2 μm sinkt). Chemische Behandlungen (Säurebeizen usw.) können den Ra-Wert ebenfalls leicht verbessern, indem Oxide weggeätzt werden – z. B. kann Beizen eine Oberfläche von ~1.5 μm auf ~1.0 μm Ra verbessern.
| Alloy Type | Gemeinsame Noten | Typische Oberflächengüte (Ra) | Oberflächeneigenschaften | Nachbearbeitungsoptionen |
|---|---|---|---|---|
| Kohlenstoffstahl | 1020, 1045, 4140 | 3.2–6.3 µm (125–250 µin) | Mäßige Glätte, anfällig für Oxidation | Bearbeitung, Strahlen, Lackieren |
| Edelstahl | 304, 316, 17-4PH, CF8M | 1.6–3.2 µm (63–125 µin) | Hervorragende Glätte, korrosionsbeständig | Passivieren, Elektropolieren, Bearbeiten |
| Aluminiumlegierungen | A356, 6061, 7075 | 2.5–5.0 µm (100–200 µin) | Gute Oberflächenqualität, geringes Gewicht | Eloxieren, mechanische Bearbeitung, chemische Umwandlung |
| Titanlegierungen | Ti-6AI-4V, CP Titan | 3.2–5.0 µm (125–200 µin) | Gute Oberfläche, reaktives Metall | Chemisches Fräsen, Bearbeiten, Eloxieren |
| Superlegierungen auf Nickelbasis | Inconel 718, Hastelloy X | 2.5–5.0 µm (100–200 µin) | Sehr gute Oberfläche, hitzebeständig | Mechanische Bearbeitung, Elektropolieren |
| Kobalt-Chrom | CoCrMo, Stellit | 1.6–3.2 µm (63–125 µin) | Hervorragende Oberfläche, biokompatibel | Polieren, Passivieren |
| Kupferlegierungen | C93200 (Bronze), C86300 (Messing) | 2.5–4.0 µm (100–160 µin) | Gute Oberfläche, dekoratives Potenzial | Patinieren, Polieren, Plattieren |
| Werkzeugstahl | H13, D2, M2 | 3.2–6.3 µm (125–250 µin) | Mittlere Oberfläche, sehr hart | Schleifen, Erodieren, Polieren |
| Sphäroguss | 65-45-12, 80-55-06 | 5.0–10.0 µm (200–400 µin) | Rauere Oberfläche, gute Festigkeit | Zerspanung, Strahlen, Beschichten |
| Magnesiumlegierungen | AZ91D, AM60B | 3.2–6.3 µm (125–250 µin) | Glatte Oberfläche, sehr leicht | Chemische Umwandlung, Eloxieren |
