Der Hauptunterschied zwischen Feinguss und Kokillenguss ist der Formtyp und die Anwendung. Beim Feinguss werden Einweg-Keramikformen für detailreiche Teile und komplexe Formen verwendet. Beim Kokillenguss werden wiederverwendbare Metallformen verwendet, um die Produktion zu beschleunigen und stabilere, weniger komplexe Teile zu erzeugen.
Beim Feinguss, auch bekannt als „Wachsausschmelzverfahren“, wird für jeden Gusszyklus eine Einwegform verwendet. Bei diesem Verfahren wird eine Schale, typischerweise aus Keramik, um eine Opferform herum hergestellt. Wachsmuster Dabei handelt es sich um eine exakte Nachbildung des endgültigen Teils. Nachdem das geschmolzene Metall eingegossen wurde und erstarrt ist, wird diese Keramikschale absichtlich zerstört – vom Gussteil abgebrochen –, um das fertige Bauteil zu erhalten.
Da die Form für jedes Teil neu erstellt wird und nicht geöffnet oder aufbewahrt werden muss, kann sie um Geometrien von nahezu unbegrenzter Komplexität herum geformt werden.
Arbeiter spritzen flüssiges Wachs in Aluminiumformen, um exakte Replikate des Endteils zu erstellen. Jedes Wachsmuster stellt einen fertigen Guss dar. Die Matrizen weisen eine Maßgenauigkeit von 0.002 Zoll auf.
Techniker befestigen mehrere Wachsmuster an einem zentralen Wachskanalsystem, einem sogenannten Baum. Ein einzelner Baum enthält zwischen 10 und 100 Muster.
Der Wachsbaum wird in Keramikschlamm getaucht und anschließend mit feinen Sandpartikeln beschichtet. Dieser Tauch- und Beschichtungsprozess wird fünf- bis zehnmal wiederholt. Jede Schicht benötigt zwei bis vier Stunden zum vollständigen Trocknen.
Die Keramikschale kommt in einen auf 200 °F bis 375 °F erhitzten Autoklaven. Durch Dampfdruck schmilzt das gesamte Wachs in 10 bis 30 Minuten heraus.
Gießereiarbeiter erhitzen die Keramikform vor dem Gießen auf 1,000 bis 2,000 °C. Geschmolzenes Metall fließt in jedes Detail der Hohlräume.
Nach einer Abkühlzeit von 30 Minuten bis drei Stunden brechen die Arbeiter die Keramikschale ab. Einzelne Gussstücke werden mit Sägen oder Schneidbrennern aus dem Baum geschnitten. Durch die abschließende Reinigung werden alle verbleibenden Keramikreste entfernt.
Beim Kokillenguss werden wiederverwendbare Metallformen zur Herstellung von Teilen aus Aluminium-, Magnesium- und Kupferlegierungen verwendet. Die Stahl- oder Eisenformen halten 10,000 bis 120,000 Gussvorgänge aus, bevor sie ausgetauscht werden müssen. Bei diesem Verfahren entstehen Teile mit Wandstärken von 0.1 bis 0.5 mm. In jedem Zyklus wird die Form geschlossen, mit geschmolzenem Metall gefüllt, geöffnet, um das erstarrte Teil auszuwerfen, und anschließend für den nächsten Guss vorbereitet.
Die Bediener heizen die Stahlform mit Gasbrennern oder Elektroheizungen auf 300 bis 700 °C vor. Sie besprühen die Hohlraumoberflächen mit einer Graphit- oder Keramikbeschichtung.
Hydraulische oder mechanische Systeme spannen die Formhälften mit einer Kraft von 10 bis 50 Tonnen zusammen. Die korrekte Ausrichtung gewährleistet eine Trennliniengenauigkeit von 0.002 Zoll. Vor dem endgültigen Schließen werden alle Kerne positioniert.
Geschmolzenes Metall gelangt durch Schwerkraft oder Niederdrucksysteme in die Form. Beim Schwerkraftgießen füllt sich die Form in 3 bis 30 Sekunden. Niederdrucksysteme verwenden einen Luftdruck von 2 bis 15 psi für eine bessere Kontrolle.
Das Gussteil erstarrt in 30 Sekunden bis 5 Minuten. Wasserkühlkanäle in der Form beschleunigen diesen Prozess.
Nach vollständiger Erstarrung öffnet sich die Form automatisch. Auswerferstifte drücken das Gussteil aus der Kavität. Die Zykluszeit beträgt insgesamt 1 bis 10 Minuten.
Anschnitte, Steigrohre und Grate werden mithilfe von Abgratpressen oder Bandsägen entfernt. Die meisten Dauerformgussteile benötigen nur minimale Nachbearbeitung. Die Maßtoleranz liegt ohne maschinelle Bearbeitung innerhalb von ±0.015 Zoll.
| Merkmal | Feinguss | Dauerguss |
|---|---|---|
| Formtyp | Keramikschale zum Einmalgebrauch | Wiederverwendbare Metallform (10,000–120,000 Anwendungen) |
| Oberflächenfinish | 63-125 RMS | 150-350 RMS |
| Maßtoleranz | ±0.003 Zoll | ±0.015 Zoll |
| Wandstärke | 0.025-5.0 Zoll | 0.1-0.5 Zoll |
| Teilgewicht | 0.1 oz bis 200 lbs | 1 oz bis 70 lbs |
| Produktionsrate | 20-200 Teile pro Tag | 50-250 Teile pro Stunde |
| Werkzeugkosten | 1,000 - 25,000€ | 15,000 - 150,000€ |
| Teilekomplexität | Sehr komplex mit Hinterschneidungen | Mittlere Komplexität, begrenzte Hinterschneidungen |
| Geeignete Legierungen | Über 100 Legierungen, darunter Stahl und Titan | Hauptsächlich Aluminium-, Magnesium- und Kupferlegierungen |
| Typische Anwendungen | Turbinenschaufeln, medizinische Implantate, Ventile | Kolben, Zylinderköpfe, Gehäuse |
| Kosten pro Teil | Höher (5–500 $) | Niedriger (2–50 $) |
| Vorlaufzeit | 2-8 Wochen | 4–12 Wochen für die Werkzeugherstellung, dann schnelle Produktion |
